轴承钢球是轴承结构中重要的部分，钢球如果有缺陷会直接影响到轴承的性能使用，下面中华轴承网（简称：华轴网）为大家分享一下有关轴承钢球缺陷毛坯宏观形貌图以及钢球缺陷的原因和相关实现分析。

1、轴承钢球缺陷毛坯宏观形貌

如下图1所示，此轴承钢球缺陷形貌为垂直于环带方向并跨越环带，沿材料流线方向分布；缺陷长度约为26mm。

图1 缺陷钢球形貌

2、轴承钢球毛坯缺陷原因：

根据裂纹形貌，推测导致该钢球产生缺陷的原因可能有以下几种：

1)原材料存在缺陷，如材料裂纹等；

2)加热温度高，且速度快，锻件内外温差过大而产生开裂；

3)终锻温度过低，在锻打时产生开裂；终锻温度过高，冷却速度过快或采用喷雾冷却时产生湿裂。

3、毛坯钢球及原材料试验

3.1毛坯钢球裂纹区域的微观分析

沿垂直于缺陷处进行取样，取样位置见图2，取样大小30mm×15mm×10inn。沿缺陷横截面处制成横向金相试样，用4％硝酸酒精溶液中进行腐蚀。在光学显微镜下放大200倍和500倍进行观察，其缺陷形貌分别见图3和图4。

图2 取样位置

图3 裂纹组织及形貌

图4 裂纹区放大

由图3和图4可见，该缺陷为裂纹，在钢球裂纹处表面、裂纹的两侧及尾部均出现明显的脱碳和贫碳组织。其中裂纹两侧，一侧脱碳非常严重，由白色的纯铁素体和少量的珠光体类型组织构成。另一侧贫碳组织由少量白色的纯铁素体和较多的的珠光体类型组织构成；裂纹形貌呈现为折叠型扩展；观察非裂纹区域的组织及钢球的表面组织均没有任何的脱贫碳。观察裂纹内部，可见中间有灰黑色的氧化皮。观察裂纹尾部，尾部较尖锐，排除锻造湿裂。而裂纹离钢球表面最深距离约为0.61mm，相对而言裂纹较浅，在后续的加工过程中其裂纹连同脱贫碳层全部被磨去，但对于裂纹较深的钢球则会给成品球带来严重的质量问题，所以应将其挑出。

对其内部 的组织进行 了观察 ，见图 5，显然是属 于一种未退火 的组织形貌 ，在晶粒内部有 大量细小的片状珠光体组织 ，未见任何网状组织 ，说明该风 电 钢球的雾冷效果较好 ；而正常退 火后的钢球 为分布 均匀的粒状珠光体组织 ，其组织形貌见图 6。显然 ， 从图 5该球的组织形貌可以判断为该球所在的工 序 应是未进行球化退火前 的工序。该球组织 内部无孔 洞类缺陷，呈现细小的片状珠光体组织特征 ，说明锻 造温度适宜 ，不存在锻造温度过高所 导致的缺陷。

图5 缺陷球正常区组织

图6 球化退火组织

4、毛坯钢球技材料榆验

4.1毛坯钠球成分分忻

用手持合金分析仪确认毛坏钢球其材料为GCr15SiMn，用直读光谐仪检测主要化学成分见表1 ，可见其化学成分符合风电轴承用钢球棒料原材料的化学成分技术要求。

4.2高倍检验

该球原材料规格为直径38 mm，热轧未退火态，采用模铸钢；对该炉号材料制备试样，依据企业标准，对其组织进行高倍检验，结果见表2。结果表明，其非金属夹杂物、网状碳化物、带状碳化物及液析碳化物、脱碳层等各项指标均符合企业标准《钢球用热轧未退火高碳铬轴承钢棒料质量检查规程》的要求。

导致的钢球表面裂纹缺陷，原有的材料裂纹经钢球锻造成形时，裂纹进一步往深处扩展，这一点从图3可以非常清晰的看到。由于原材料表面裂纹出现，破坏了钢基体的连续性，钢球成形会在此处产生表面裂纹。

从锻造毛坯钢球组织分析来看，未见异常，排除钢球毛坯裂纹是锻造加热温度不当所致。钢球组织未出现细网状碳化物，呈现细的片状珠光体类组织。这与钢球毛坯的冷却速度控制合理有关，与锻造裂纹无关，且可间接证明，钢球毛坯的裂纹并非因冷却过快所致。整个锻造钢球成形过程中，棒料只进行了感应加热，未进行其它的热处理方式，单从感应加热而言毛坯是不会产生任何的脱碳，显然裂纹脱碳是原材料遗留的材料裂纹脱碳所致。

从裂纹的横截面形貌来看，该裂纹沿内部扩展进一步发生改变路径，且裂纹尾部较尖锐；显然这与锻造湿裂无关，因为湿裂的裂纹尾部较凸；钢球只进行了一次短时间感应加热，随后的冷却雾冷更不可能在裂纹源附近形成大的脱碳层。同时，在缺陷之外的其它表面，没有任何脱碳的痕迹。董昌兴等认为裂纹附近如果发现脱碳，说明原始材料存在缺陷，在加热过程中裂纹附近组织发生改变，容易形成白色的铁素体。圆钢表面裂纹缺陷主要与冶炼和轧制工艺有关。当浇铸出现问题时易造成心部裂纹和皮下气泡；拉速不合适时易形成表面和心部裂纹。这些缺陷在轧制过程中随轧件断面缩小最终会延伸到表面，形成表面裂纹。另外轧制工艺不当，也易产生表面裂纹，并且能使冶炼带来的裂纹扩大。

5、结论

原材料表面裂纹缺陷是导致钢球毛坯开裂的主要原因，为了提高风电轴承的锻球质量，钢厂应不断改进冶炼和轧制工艺，保证轴承钢材的金属连续性、组织均匀性、化学成分均匀性等，才能提高钢球毛坯的质量水平，保证风电轴承钢球的成品质量。