轴承视界某型铁路货车轴箱轴承在检修作业时发现，轴承外网存在可见裂纹。对损伤轴承外圈进行宏观观察，确定轴承伤损所在位置，将外圈裂损处的裂纹打开，观察断口形貌并判断裂纹源位置。
1、轴承损坏宏观形貌
轴承外罔外表面和滚道面损伤宏观形貌分别如图1和图2所示。
图1轴承外圈外表面损伤形貌
图2轴承外圈滚道面损伤形貌
轴承外圈整体上存在一处贯通外表面和滚道面的纵向裂纹。图1(a)中，外表面的裂纹长度约为35mm．同时裂纹处还伴有柳叶状印痕形貌。由图1（b）可以看出，与周同区域相比，裂纹及印痕所在区域存在明显下凹。图2中，外圈滚道面的裂纹位于牙口处，裂纹长度约l5mm。此外。裂纹所对应的滚道还可观察到约一粒轴承滚子宽度的亮区，该区域靠近牙口处存在轻微的剥离损伤．剥离的尺寸约为5mm(周向)×10mm。轴承外圈其余位置未见损伤：
2、轴承断口分析
1）轴承断口宏观形貌
将外圈裂纹打开，观察其断口断口整体形貌，如图3所示，
图3断口整体形貌
由图3所示，断口整体形貌可以看出，断口可以分为A部分和B部分。其中，A部分为开裂纹时产生的认为断口，该断口区域新鲜，存在明显的放射状棱线，呈现快速撕裂特征。B部分为裂纹自身断，该断口区域存在自外表面向滚道方向扩展的贝纹状疲劳弧线，疲劳弧线所汇集的“圆心”为裂纹源所在位置。而断柳状印痕相叠加处。
2）断口微观形貌
采用FEI-Quanta400扫描电镜观察外圈裂纹源，其形貌如下图4所示。
图4裂纹源区扫描电镜形貌
图4(a)和(b)中，轴承外圈裂纹源所在区域可观察到冲击坑，图4(c)中，有明显的塑性变形形貌，呈现典型的磕碰伤特征。
采用LeicaDMI500M光学显微镜观察外圈裂纹源区，其金相组织如图5所示。
图5裂纹源区金相组织
图5中，裂纹源区金相组织中可观察到明显的塑性变形存在，这与扫描电镜的观察结果呼应。塑变层的存在应与磕碰有关。同时塑变层中还观察到与塑性流变方向一致的微裂纹，当外圈材料发生塑性变形时，塑性变形累积超过材料的塑变极限后，即会萌生裂纹。
3、综合分析
(1)该轴承外圈的化学成分、硬度、淬硬层深度、非金属夹杂物及未损伤区域的金相组织均符合相关标准要求。由此表明，轴承外圈的材料和热处理不存在质量问题。
(2）轴承外圈的失效表现为裂损和滚道损伤。将轴承外圈裂损处打开后，断口中观察到明显的疲劳扩展弧线，裂损呈现疲劳断裂性质。由损伤和疲劳扩展的程度判断，外圈滚道的亮区及该区域中存在的轻微剥离均应是在外圈裂损之后发生，属于次生缺陷。由裂损断口中疲劳弧线的走向判断出裂纹源位置,裂纹源对应外圈外表面印痕所在处，印痕处宏观、微观形貌与磕碰伤的特征相符，因此轴承外表面的磕碰是导致轴承失效的主要原因。磕碰使得轴承外表面局部微区受损,形成缺口。金属材料缺口试样的塑性变形主要集中在缺口根部区域，且塑变区会随着载荷的增大而不断扩大，当塑性变形累积超过材料的塑变极限后开始萌生疲劳裂纹。轴承运行过程中，疲劳裂纹在运用载荷的作用下不断扩展，最终发展为贯通的宏观裂纹。
(3）此外，轴承外圈材料的缺口所产生的“缺口效应”会改变缺口区域的受力状态，引发该区域应力重新分布,缺口效应首先是引起材料局部微区应力集中的产生，从而加速材料的变脆倾向。在轴承实际运行过程中,其服役状态属于高周疲劳,大多数金属材料在高周疲劳时对缺口十分敏感，导致材料在缺口处极易萌生疲劳裂纹。疲劳裂纹在持续的滚动接触载荷作用下逐步扩展，最终发展为宏观裂纹。
4、建议
磕碰使得轴承外表面局部微区受损,在轴承运用载荷的作用下，磕碰部位萌生的疲劳裂纹发展为宏观裂纹。磕碰伤属于轴承外伤，非轴承自身材质和制造质量问题。为避免或减少因磕碰伤导致轴承损伤失效的发生，建议加强轴承及轮轴在组装、检修和运输过程中的防护，具体措施如下。
(1)提高工人工作素质，轴承搬运过程中应轻拿轻放。
(2)加强对工人的考核力度,如轴承出现类似磕碰问题，要对其进行相应处理。
(3）在轴承移动过程中注意不要有堆垛现象。
(4）可配置专门的运输小车和防护工装等,特别是在检修现场转运过程中应避免轮轴相互间的碰撞。
