鍛造過(guò)燒是鍛造過(guò)程中比較容易出現的缺陷之一，鍛造溫度及斷斷后散熱條件等參數，在鍛造工序中是需要嚴格控制的。加熱溫度過(guò)高或加熱時(shí)間過(guò)長(cháng)，不僅使鍛件氧化脫碳嚴重，而且會(huì )造成鍛件組織晶粒粗大甚至出現晶界熔化，破壞軸承材質(zhì)的致密性，對于軸承套圈來(lái)說(shuō)，過(guò)熱降低套圈的韌性和輕度，使軸承的加工質(zhì)量、使用性能和壽命大幅度降低。

1、舉例說(shuō)明軸承套圈因鍛造過(guò)燒導致失效。

下面是五套發(fā)動(dòng)機主軸軸承，該軸承為發(fā)動(dòng)機高、低壓壓氣機的軸向中介，內外圈同向旋轉。試驗參數如表1所示，5套軸承中，兩套軸承在開(kāi)始運轉時(shí)，就出現了異常，如圖1、2、3所示。

軸承1#：過(guò)電流保護，自動(dòng)停機，外圈滾道出現兩處剝落；軸承3#：聲音異常電流小幅擺動(dòng)，外圈滾道有四處不同程度的疲勞剝落，最大處剝落面積約占滾道圓周的1/3；軸承5#：聲音波動(dòng)偏大，外圈滾道出現輕微亮點(diǎn)，手觸無(wú)深度，懷疑為疲勞征兆。

2、軸承套圈失效分析

一般來(lái)說(shuō)，航空軸承由于其特殊的使用要求，在材料、加工制造等各方面都有很大優(yōu)勢，其使用壽命和可靠度應當很高，在同批次軸承出現這么大比例的早期失效是不正常的，失效原因值得分析。

該批軸承材料都為Cr4M04V，雙真空冶煉，從金相、硬度檢查等常規檢驗及殘奧、應力測試的結果來(lái)看軸承原材料、熱處理質(zhì)量皆正常，同時(shí)也排除了套圈磨加工過(guò)程中滾道磨削燒傷等常見(jiàn)問(wèn)題。

在觀(guān)察金相試樣過(guò)程中，發(fā)現失效件在靠近端面及滾道附近有大小不等，且呈不規則多邊形形狀的的孔洞。將其制成斷口，裸眼觀(guān)察可以發(fā)現部分斷口較粗，在放大鏡下則可以清楚的看到斷口上有一些呈尖角狀的孔洞(如圖4)。利用SEM電鏡觀(guān)察斷口，可以更清楚的看到斷口較粗部分有較多不規則多邊形孔洞以及一些沿晶界燒損現象(如圖5);將失效件金相試樣腐蝕，可以看到其晶粒明顯粗大(如圖6)，可以判定此斷口為較典型的過(guò)燒斷口。

經(jīng)掃描電鏡疲勞區觀(guān)察，兩個(gè)外套滾道上均屬準解理疲勞剝落，軸承1#表現為滾道接觸表面抹點(diǎn)剝落，軸承3#除具有1#類(lèi)似的特征外，還有次表層小塊片狀剝落，且其中疲勞臺階和疲勞條紋特征明顯（如圖7）。兩者都可以在瞬斷區觀(guān)察到較多的一次碳化物和夾雜物（如圖8），同時(shí)還可以看到裂紋擴展大多沿著(zhù)碳化物，夾雜物向基體延伸（如圖9）。

3、總結

滾動(dòng)軸承的接觸疲勞失效，是軸承工作表面在交變應力反復作用下引起的疲勞剝落。接觸疲勞剝落往往伴隨著(zhù)疲勞裂紋，接觸疲勞也是裂紋形成和擴展的過(guò)程。滾動(dòng)軸承基本上屬純滾動(dòng)，裂紋一般源于次表層，首先從接觸表面以下最大交變切應力處產(chǎn)生，然后擴展到表面形成不同的剝落形狀。失效軸承外套疲勞面上疲勞臺階較多，次表層剝落較深，結合應力測試結果說(shuō)明外套滾道在運轉過(guò)程中所受的應力或應力集中較大，而由于軸承外套過(guò)燒，導致其表層及次表層含較多因晶界燒損而形成的孔洞，因此軸承在運轉過(guò)程中就很容易產(chǎn)生源于孔洞，并沿一次碳化物、夾雜物向表層擴展的顯微裂紋，當其擴展到表面上時(shí)就會(huì )產(chǎn)生掉塊及次表層深層疲勞剝落，并最終由于剝落嚴重引起軸承失效。

可見(jiàn)，鍛造過(guò)燒對軸承產(chǎn)品的使用壽命和可靠性有很大的影響，過(guò)燒產(chǎn)生的孔洞、微裂紋很可能會(huì )成為軸承接觸疲勞失效的疲勞源，對于一些重要的應用場(chǎng)合，有可能成為質(zhì)量隱患，對此必須引起足夠重視。