表的内容
1.状态描述
GCr15钢轴承套圈经热加工、锻造后球化退火，最后热处理为淬火、回火，以提高工件强度和表面耐磨性。
使用前将外圆和内孔磨碎，然后在63kn破碎机上压成两部分。
正常加工的产品在挤压后应该有一个相对平坦的断口。
图中上部为轴承厂家提供的轴承套圈样品，断口面为直边。
图下部为本公司加工的轴承套圈产品，被压部位断裂不均。
左下角轴承套圈内壁的表面层是裂纹的起点。
裂纹源可以看作是一个多源台阶，在右上角以脆性径向形状向外表层延伸。
外表面层有倾斜的细瓷型剪切唇(见图1)。
从轴承套圈的高度中心垂直于剖面线切下试样块。
镶件的上部是轴承厂家的压断部分，右侧是压断部分。
裂缝比较平坦。样本块编号为1 # sample。
镶嵌件下部为公司加工的压断件，右侧也是压断件，呈弧形，不均匀。
试样的内壁表面有明显的白色光亮层。
样本块编号为2 #样本(见图2)。
2.化学分析
分别从1 #和2 #样品的轴承套圈上切下长25mm ×宽25mm ×厚15mm的样块进行化学成分检测。
检测设备为labspark 5000精密直读火花谱仪。
检验结果(见附表)表明化学成分符合材料标准要求。
原料化学成分(质量分数)检验结果(%)
| GCr15 | C | 如果 | 锰 | Cr | 年代 | P | 莫 | 倪 | 铜 |
| 标准的价值 | 0.95 ~ 1.05 | 0.15 ~ 0.35 | 0.25 ~ 0.45 | 1.40 ~ 1.65 | ≤0.025 | ≤0.025 | ≤0.100 | ≤0.300 | ≤0.250 |
| 1 #样品 | 0.992 | 0.261 | 0.366 | 1.522 | 0.012 | 0.009 | 0.021 | 0.030 | 0.028 |
| 2 #样品 | 0.988 | 0.250 | 0.371 | 1.508 | 0．015 | 0.011 | 0.024 | 0.028 | 0．025 |
3.金相检验
(1) 1 #样品检验
挤压断口表面平整、穿晶，表层无氧化脱碳现象。
亚表层为隐针状马氏体+粒状碳化物+少量残余奥氏体(见图3)。
核心组织为隐针状马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体。
黑白区域非常明显。
这是轴承钢经过低温加热淬火后的特征结构，应属于轴承钢的正常淬火回火结构(见图4)。
截面局部区域沿圆弧坑呈细晶断裂裂纹，间断圆弧坑属于非金属夹杂物脱落坑。
在夹杂颗粒较多的部分，由于夹杂与基体组织的结合力较弱，裂纹沿夹杂边缘延伸。
亚表层及芯部组织仍为隐针状马氏体+粒状碳化物+少量残余奥氏体，芯部有少量带状碳化物(见图5)。6)。
(2) 2 #样品检验
轴承套圈内壁表层的白色光亮层比较严重。白亮层为近似等轴分布的铁素体结构，属于高温高氧化气氛形成的完全脱碳层。
全脱碳层测量深度为0.15mm，结构强度很低(见图7)。
白亮层下方颜色较深的为贫碳层，贫碳层深度为0.10mm，结构为隐针状马氏体和少量残余奥氏体。
由于贫碳层的碳势较低，白色粒状碳化物析出较少(见图8)。
轴承套圈内壁左侧为裂纹萌生部位，表面脱碳层明显。
全脱碳层在裂纹开口处劈裂，断裂初期出现晶粒脱落的脆性裂纹现象(图9)。
断口扩展表现为沿晶裂纹的特征形态。
部分区域晶粒脱落，二次断裂的沿晶开裂特征更为明显(见图10)。
断口附近有大量沿晶熔体孔洞，是低熔点非金属夹杂物熔融的特征结构。
同时还存在有颗粒脱落的气孔和有氧化物浸润的沿晶二次裂纹。
说明在热加工锻造过程中，加热温度较高，晶界减弱，晶间结合力明显降低，在锻造应力作用下局部形成了锻造热裂纹(见图11)。
在试样中心也存在明显的沿晶空洞结构，颗粒状碳化物分布不均匀(如图12)。
4.结论和分析
夹杂元素硫以化合物的形式存在于钢材料基体中。
先与锰结合形成1600℃高熔点硫化锰，剩余的硫与铁结合形成1200℃低熔点硫化铁和980℃共晶硫化铁。
硫化铁和共晶硫化铁是形成晶间洞的低熔点包裹体。
虽然硫化物夹杂物的危害比氧化铝夹杂物小，但大量的硫化物也会破坏基体结构，降低材料的强度，增加材料的脆性，非常容易形成锻造热裂纹。
带状碳化物的存在降低了材料的强度和韧性，严重的带状碳化物会切断基体的连续性。
1 #试样的断口表面较为平整，以穿晶断裂为主，局部出现沿粒状夹杂开裂的圆弧凹坑，这是由于低熔点硫化物夹杂分布不均匀造成的。
2 #试样锻造加热温度过高，晶界变宽，晶间熔体减弱，甚至形成低熔点夹杂的晶间熔体孔洞。
材料强度明显降低。在锻造应力作用下，局部区域产生含晶间裂纹的微裂纹。
也是由于锻件的高温加热，裂纹被高温氧化物填充。
锻件内壁表面存在热锻开裂的晶间微裂纹和严重的脱碳层，进一步降低了材料的抗拉强度，使工件在压缩断裂过程中形成多步应力集中裂纹源，进而形成径向扩展的脆性断裂特征。
