騰召勇
（馬（mǎ）鞍山方圓回（huí）轉支承股份有限公司）
回轉支承作（zuò）為工程機械（xiè）的關鍵零（líng）部（bù）件，目前市場上使用量近千萬台。回轉支承的主要失效形式主要（yào）是滾道磨（mó）損、齒（chǐ）麵磨損、滾道裂紋和齒（chǐ）斷裂等，齒麵裂紋或斷裂直接導致（zhì）回轉支承報廢，滾道裂紋會加速回轉支承的損壞，大大降低回轉支承設計壽命。本文選取回轉支承（chéng）滾道（dào）軟帶（dài）使用過程中早期裂紋進行分析，並提出預防措施。
1.裂（liè）紋產品描述
本文產生裂紋產（chǎn）品（pǐn）是用於6t挖掘機的回轉支承，回轉中心直徑為730，滾動直徑為22mm。為（wéi）了（le）測試回轉支承（chéng）的使用壽命，采用如圖1所示方式模擬實際使用工況進（jìn）行加載試驗，加載30000轉後發現軟帶區裂紋。
圖1 承載試驗示意
（1）原材料該產（chǎn）品材質為S48C環件，原材料為圓柱連鑄軋圓鋼錠。經碾環成型，再經調質處理。
（2）產品加工工藝產品加工工藝流程：毛坯UT→粗車外形→加工（gōng）堵（dǔ）塞孔→配堵（dǔ）塞→鑽錐（zhuī）銷孔→配錐銷（xiāo）→粗車（chē）滾道→滾（gǔn）道淬火→回火→MT→…
該（gāi）產品工藝采（cǎi）用掃描感應淬火（huǒ），淬火後進行180~200℃低溫回火（huǒ），再進行（háng）MT探傷。由（yóu）於該產品（pǐn）掃描感應淬火工藝原因，必須在堵塞處預留一工藝（yì）軟（ruǎn）帶（dài），如（rú）圖2中兩條線之間所示。該產品進行探傷後未發現裂紋後進行（háng）後續加工。
圖2 工藝軟帶（dài）
2.裂紋（wén）分（fèn）析
（1）裂紋（wén）金相檢測產品經加載試驗後，將產（chǎn）品（pǐn）進行拆檢，發現產品存在兩條裂紋，一條位於堵塞孔邊緣（yuán）處，一條位於熱處理過渡區。兩條裂紋均位（wèi）於工藝預留軟帶區，且軟帶區域內存在著明顯的磨損痕跡。滾（gǔn）道其餘位置未（wèi）見異常，內（nèi）置滾（gǔn）動體未見（jiàn）異常。
將裂紋沿著滾道圓周（zhōu）方向進行線切割後（hòu）進行金相檢測，並在滾道未見異常區域取樣驗證掃麵感應淬火質量符合性。裂紋外（wài）觀形貌及裂紋（wén）顯微（wēi）形貌如圖3~5所示。
圖3 裂紋位置
圖4 裂紋1金相照片（100×）
圖5 裂紋2金相照片（100×）
（2）淬火質量符合（hé）性檢測該產品對掃（sǎo）描淬火質量要求為（wéi）：硬度要（yào）求在55～62HRC，淬硬層深度（dù）不小於2mm（硬度不低於45HRC），感應淬火（huǒ）金相組（zǔ）織級別為3～7級，無（wú）裂紋等缺陷。
對該產品進行金相檢驗，硬（yìng）度為55.9~56.4HRC，淬硬層（céng）深度（dù）為3.03~3.26mm，感應淬（cuì）火金相（xiàng）組（zǔ）織級別為4級（jí），經（jīng）MT探傷無裂紋等缺陷。淬硬區金（jīn）相組織如圖6、7所示。
圖（tú）6 淬硬區金相照片（400×）
圖7 淬硬區金相照片（100×）
（3）軟帶符合性檢測行業標準《JB/T2300—2011回（huí）轉支承》和《JB/T10839—2008建築施（shī）工機械與設備單排球式回轉支承（chéng）》對（duì）軟（ruǎn）帶具（jù）有明確的技術要求：軟帶寬度指的是軟帶兩端滾道中部硬度為50HRC處之間的距離；帶有堵塞孔的套圈軟帶寬度應不大於堵塞孔直徑加（jiā）35mm。
該產（chǎn）品堵塞孔直徑為27mm，則該產品軟帶（dài）寬（kuān）度控製標準為小於等於62mm。按照上述標準對（duì）軟帶寬度進行（háng）檢測，回火帶寬度為44.2mm，符合標準規定。
（4）裂（liè）紋原因分（fèn）析感（gǎn）應淬火產生裂紋的影響因素主要有原材料質量不合（hé）格、熱處理工藝參數不當等原因。從圖3～圖5裂紋所（suǒ）處位置看，裂紋不（bú）在淬硬區，裂紋1（見圖4）位於淬（cuì）硬層起（qǐ）始位置，裂紋2（見圖5）在堵塞孔邊緣處。
對原材料（liào）化學成分、基體組織和力學性能進行了檢測（cè），未發現異常，均符合標（biāo）準和技術要求（如表1、表（biǎo）2、圖8）。
表1 原材料化學成分
表2 原材（cái）料（liào）力學性能
圖8 基體組織（索氏體）
如前所述，淬火、回火結（jié）束後（hòu）對工件進行了全麵MT檢測，工件未見裂（liè）紋，裂紋是在工件加載後發現肉（ròu）眼可見（jiàn）裂紋。可確（què）認裂紋是由於承載受力後產生。
裂（liè）紋1原因分析：圖4中裂紋處在基體與淬火過渡區，基體（tǐ）組織區域（yù）發生嚴重的塑（sù）形變形（見圖9），過渡區出現（xiàn）了少量的馬氏體（見圖4）並逐步向淬硬區過渡，直至馬氏體區（見圖7），屈服強度逐漸增強。在基（jī）體（tǐ）與過渡區之間，在反複的碾壓過（guò）程中容易造成應力集中，達到該區域（yù）內的極限屈服強度後產生裂紋，並沿過渡層擴展。
圖9 軟帶區的壓潰圖片
裂紋2原因分析：工件進行感應淬火時在圖5處為（wéi）工藝預留回火帶，未經淬火，組織為基體組織。從圖（tú）中（zhōng）可發現（xiàn）此處存在著與加載運轉方向一致的塑形（xíng）變形，組織發生（shēng）嚴重的流線狀變形。由於工件承載後，因此處未淬火（huǒ）屈服強度較低，當應力超出材料的屈服極（jí）限後引起塑性變形，經反複碾壓後晶（jīng）粒發生滑移，在應力作用下沿滑移麵分離而造成的滑移麵分離裂紋。
3.預防措施
通過上述分（fèn）析可得（dé）出，該產品所產生裂（liè）紋是（shì）由於工件軟帶區承載後產生的工件承載失效裂紋。根據行業的試驗（yàn）研究（jiū）課采用下列措施預防軟帶區裂紋的產生（shēng）：
（1）嚴格控製堵塞與堵塞孔的配合間隙。
（2）對軟帶區進行磨凹（āo）處理。
來源：《金屬加工（gōng）：熱加工》2016年第7期
