某机组一套背衬滚动轴承仅安装几十个小时就出现轴承套断裂、失效的情况。一般来说，轴承的失效模式主要是轴承的早期疲劳失效，即滚道和外径表面在应力的反复作用下剥落。对于背衬滚动轴承来说，这是特殊的，特别是如果护套在短时间内破裂。为此，进行了断裂失效分析。现将背衬滚动轴承套的早期断裂失效形式及分析简述分享如下。
1、断裂套圈外观检验
图1显示了断裂套圈的宏观形态尺寸。
图1中箭头1指向骨折位置；箭头2指向断裂附近的外表面损伤区域。受伤区域沿外径长约200毫米，在这200毫米范围内有8条肉眼可见的裂纹。这些裂纹位于插芯宽度的中心区域。对插芯表面进行冷蚀处理后发现，受伤区域呈淡黄色烧伤色，其他区域为正常基体颜色，滚道表面完好。插芯表面呈现“爬行”状态。
2、断口宏观检验
断口宏观观察发现，整个断口呈现脆性断裂特征，断口呈平坦的金属状，垂直于法向应力方向。上部三个区域的断裂较为明显。断裂源位于外表面下方约10毫米处。它呈圆形，并以其为核心呈放射状扩展。扩展面积约占整个裂缝的85%。从断口宏观形貌特征初步判断轴承承受了相当大的应力。断裂源与外径表面之间有一倒T形脊，脊下有裂纹，与套圈表面裂纹相连。
图2显示了整个断口的宏观形貌。
3、断口微观形貌
采用线切割方法切出图2中存在宏观断裂源的区域（红线标记的区域），制成微观分析样品。在QUANTA400扫描电镜下观察微观断口形貌，发现断口源位于裂纹下方，裂纹呈倒T形。断裂的来源是解理断裂，并迅速扩展。断裂源和扩展区均未发现可能引起裂纹的冶金缺陷，见图3。从裂纹两侧的显微形貌可以看出，裂纹附近基体发生磨损，如图3所示。 4.
4、金相组织检验
对垂直断口进行磨抛并在光学显微镜下观察，发现插芯表面下方存在压碎裂纹，裂纹附近未发现可引起开裂的冶金缺陷，这与扫描电镜分析结果。用4%硝酸酒精腐蚀，然后在光学显微镜下观察。结果发现，套圈的金相组织为回火马氏体和回火贝氏体碳化物。存在一定程度的组织偏析，碳化物分布均匀，如图5、图6所示。从断面金相组织可以看出，断口垂直于轧制方向，表明：断裂与结构偏析之间没有直接对应关系。
5、硬度测定
使用手持式硬度计测量插芯外径表面沿宽度方向的宏观硬度。图1：中度损伤区两侧的硬度为HRC60.5，宽度中心损伤区的硬度为HRC50。其他部位的硬度，无论是边缘还是中心区域，都在HRC61至HRC58之间，符合技术要求。
上述检查结果分析：插芯外表面出现浅黄色烧焦色，表明插芯有机械热损伤。在热的作用下，该区域的硬度从HRC60.5急剧下降到HRC50，强度也大大降低。在机械挤压中，在受力作用下很容易出现裂纹。裂纹的存在显着降低了断裂强度并导致裂纹尖端处的应力集中。在下一个应力循环期间，当应力达到或超过材料强度极限时，插芯将发生早期断裂。
插芯表面的热烧伤是由于安装干涉过大造成的。资料记载：轧机轴承内外圈断裂的原因大多是由于安装过盈太大；轴或外壳的圆角太大；严重烧伤或冲击负荷过大。背衬轴承承受的轧制力是否均匀主要取决于背衬轴承的尺寸精度。背衬轴承的原始尺寸精度非常高。外圈和内圈的允许径向偏差一般不小于5m，并在最大壁厚点处标注箭头以供装配。相同壁厚的轴承零件安装在同一轴上。安装背衬轴承时，横截面高度和尺寸相同的背衬轴承必须安装在一根轴上，即所有轴承端面上用于指示壁厚最大点的箭头必须朝一个方向，使其外圆表面与芯轴和轧制产品表面保持一致并平行。
如果背衬轴承未能直线安装，则组合轴承的外表面会凹凸不平，在滚动过程中可能引起振动，产生偏载，降低轴承的使用寿命；或者，在严重的情况下，导致夹克爬行而不是旋转。发生严重的表面摩擦。摩擦不可避免地会产生摩擦热。当热量不能及时导出时，必然会发生表面烧伤。
其次，虽然插芯内部结构正常，外径表面硬度符合技术要求，但存在一定程度的结构偏析。尽管结构偏析与该部件失效之间没有直接对应关系，但它确实会影响材料的使用寿命。组织偏析薄弱部位容易产生裂纹，是不可忽视的组织因素。
通过以上检验分析讨论，可得出如下结论并提出建议：
(1)套圈内部组织正常，外径表面硬度符合技术要求，除某些结构偏析外，未发现能引起开裂的冶金缺陷。
(2)插芯外表面摩擦引起的机械热损伤导致插芯出现挤压裂纹。裂纹的存在显着降低了断裂强度并导致裂纹尖端处的应力集中。当应力达到或超过材料强度极限时，套圈会早期断裂。
(3)安装过盈过大造成插芯外表面局部热损伤。建议加强装配质量检验和管理。对于多辊冷轧机背衬轴承，不仅要注意材料的选择和制造工艺，而且后续的安装、调整、使用和维护等各个方面也应严格管理。
