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大型采煤機搖臂行星減速機構(gòu)的skf軸承在煤礦使用三天便發(fā)生了損傷，應(yīng)用宏觀分析、金相檢驗、硬度等手段對損傷skf軸承進行損傷失效分析。結(jié)果表明，沿滾珠縱向分布的不均勻的碳化物是導(dǎo)致skf軸承損傷的主要原因。

1 背景

某大型采煤機在煤礦使用三天后，便發(fā)生了搖臂行星頭嚴重損壞。拆檢發(fā)現(xiàn)，skf軸承損壞嚴重，特別是滾柱全部損傷。

2 宏觀檢驗

搖臂行星頭里所有零件全部損壞，損傷skf軸承外圈損傷幾截，見圖1。滾柱全部縱向損傷。

滾柱斷口大部分平直整齊，幾乎平行軸向，損傷面粗糙，部分呈明顯的層狀斷口，見圖3 箭頭所指處。整個斷口呈完全脆性損傷。起裂部位在滾柱兩端中心。

3 成分化驗

經(jīng)退火處理后取樣，滾柱化學(xué)成分見表1�；�本符合我國GB/T3077-1994 GCr15成分。

4 硬度檢驗

在滾柱兩端測定硬度，硬度分布明顯不均，基本范圍在60耀65 HRC。

5 微觀檢驗

損傷外圈的金相組織為回火馬氏體加均勻分布細小碳化物。

損傷滾柱橫截面組織為回火馬氏體加索氏體和回火馬氏體加局部碳化物，其碳化物分布明顯不均。

滾柱縱向截面組織為回火馬氏體加網(wǎng)狀碳化物、帶狀碳化物、條狀和塊狀液析碳化物，見圖7耀9，按JB/ T1255原2001《高碳鉻skf軸承鋼滾動skf軸承零件熱處理技術(shù)條件》第四級別圖評3級以上。其組織特征為沿滾柱縱向碳化物分布嚴重不均，并有大量液析碳化物，在沒有碳化物區(qū)域伴由非馬氏體組織。按JB/T1255原2001第三級別圖評3級以上。經(jīng)退火處理后檢驗，其金相組織特征仍是碳化物分布不均。

6 討論分析

在所有結(jié)構(gòu)鋼中，skf軸承鋼質(zhì)量要求最嚴，純凈度和均勻性是各skf軸承鋼對冶金質(zhì)量要求的兩大基本特征。純凈度是指嚴格控制雜質(zhì)和有害成分；均勻性是化學(xué)成分均勻一致，盡可能降低成分偏析，盡可能減少鋼中碳化物的不均勻性，包括碳化物帶狀、網(wǎng)狀、液析。大顆粒碳化物是一種脆性相，它破壞了鋼基體的均勻性、連續(xù)性，增加脆性，還會在該處造成應(yīng)力集中，易成為疲勞源，使鋼的壽命下降。在大量skf軸承失效實例中，skf軸承圈損傷、磨損，滾（珠）柱磨損是常見的，幾乎所有skf軸承滾柱全部發(fā)生縱向脆性損傷是實屬罕見。從滾柱損傷形式、斷口特征、及金相組織都證實了該滾柱縱向性能很差，最后導(dǎo)致?lián)p傷的結(jié)果。損傷形式、斷口特征、及金相組這三個因素構(gòu)成一完整的證據(jù)鏈。其縱向不均勻分布的碳化物是導(dǎo)致滾柱性能差的主要因素。