发电机轴承中白色组织剥落现象的探讨刘斌，牛玉周，郭长建(人本集团技术中心，上海201411)摘要:利用宏观观察、显微分析以及SEM方法，分析了发电机轴承白色组织剥落的特征，采用在RX吸热式气氛中淬火和真空炉中淬火等不同热处理方式进行了试验验证，分析和推测了白色组织剥落机理，并提出了遏制白色组织剥落的措施。关键词:发电机轴承;白色组织;氢脆;剥落机理中图分类号:TH133．33文献标志码:B文章编号:1000－3762(2012)09－0029－04DiscussiononWhite－EtchingStructureFlakinginAlternatorBearingsLIUBin，NIUYu－zhou，GUOChang－jian(TechnicalCenterofC＆UGroupCo．，Ltd．，ShanghaiAbstract:Thecharacteristicsofwhite－etchingstructureflakinginalternatorbearingsareanalyzedviamacroobserva-tion，microanalysisandSEManalysis．Further，theflakingmechanismofwhite－etchingstructureisanalyzedandpre-dictedthroughvariousheattreatmenttestingincludingquenchinginRXatmosphereandvacuumedfurnace．Accordingtotheresults，severaleffectivemeasurementsthatcounterworksthephenomenonofwhite－etchingstructureflakingarerecommended．Keywords:alternatorbearing;whitestructure;hydrogen－inducedbrittle;目前轿车发电机输出功率一般都在1kW以上，其工作电流在70～110A(有的甚至超过200A)，发电机轴承工作温度通常可达150～180℃。大的输出功率必然对发电机轴承提出更高要求。对这些高效能、高温下使用的轴承进行失效分析时发现，大部分轴承中都产生了一种新型的早期剥落现象———“白色组织剥落”也称之为“氢脆剥落”。通常这种剥落在滚动面次表层一定深度内出现黑色针状或者白色条带状的异常组织［1］。由于这种白色组织剥落与轴承钢常见的疲劳剥落的现象和发生的机理不一样，因此，所采取1白色组织剥落的特征对此类轴承进行失效分析时发现，这种白色组织剥落现象主要发生在汽车发电机、张紧轮及电磁离合器等工作温度高、运转速度高的恶劣环境中，而且通常只发生在固定的零件上，即仅在外圈或者内圈上。尽管早期发现的这种剥落面积都比较小，但对剥落区域的宏观观察发现，存在有大量的沿轴向分布的微小裂纹，如图1所示，其中图1a为早期发现的剥落坑形貌，大小一般(1～2)mm×(2～4)mm，图1b中箭头所指部位均为材料剥落导致的裂纹。将剥落区域切开后，对其截面进行微观观察，可以发现:早期的白色组织剥落在滚动面次表层一定深度内出现树枝状、呈网络分布的黑色针收稿日期:2012－01－04;修回日期:2012－04－17作者简介:刘斌(1979—)，男，硕士研究生，研究方向为轴承材料及其热处理研究、检测与分析。E－mail:gliufy@163．com。［2］最大剪切应力Z0位置附近发电机用深沟球轴·30·《轴承》2012．№．承6303，6203等的异常组织通常起始于距沟道表面70～100μm位置处，这些异常组织通常沿着平行于沟道面方向发展，但也有观察到沿心部和表面扩展的现象，扩展深度甚至超过250μm。图2区别，如图3所示。图3a为黑色组织的二次电子图像，图3b为同时存在黑色组织和白色组织的背散射图像。图3内圈沟道面剥落区白色组织SEM图像2剥落机理对于轴承次表面出现的异常组织而导致的图1内圈沟道材料剥落及裂纹形貌剥落，即“白色组织剥落”，其机理目前主要有2种观点:一是复杂应力状态影响观点，二是氢原子侵入影响观点［1］。本案认为，发电机轴承中出现的异常组织导致的剥落是由于氢原子的侵入，在氢原子作用下产生微小裂纹，并以该裂纹为起点产生显微组织变化，下面通过试验进行验证。2．1试验条件及方案［3］31．6%H2及44．7%N2组成的气氛。真空淬火:加热温度(840±5)℃，真空度＜0．1Pa。试验方案见表1。表1试验方案方热处理加热温度热处理状态图2内圈沟道面剥落区表层白色组织形貌对黑色针状组织用扫描电子显微镜SEM观察可以发现，黑色针状组织发生在最大剪切应力Z0位置附近区域，在二次电子图像中为树枝状分布的裂纹，但二次电子图像和背散射图像中均没有观察到白色组织与基体组织明显的保护气氛案设备/℃RX气氛23．7%CO，31．6%H2及44．7%N1井式炉845淬火22真空炉845真空...