1. 状态说明
GCr15钢轴承套圈在热加工和锻造后进行球化退火，最终热处理为淬火和回火，以提高工件的强度和表面耐磨性。
外圆和内孔磨好后在63kn破碎机上压成两部分即可使用。
正常加工的产品在压制后应该有比较平坦的断口。
图的上半部分是轴承制造商提供的轴承套圈样品，断口为直边。
图下半部分是该公司加工的轴承套圈产品，压制部分不均匀断裂。
左下角轴承套圈内壁表层是裂纹的起点。
裂纹源可视为多源台阶，并在右上角以脆性放射状延伸至外表层。
外表面层有倾斜的细瓷状剪切唇（见图1）。
从轴承套圈的高度中心垂直于剖面线切取样块。
镶件的上部是轴承制造厂的压断部分，右侧是压断部分。
断口比较平坦。样本块编号为1#样本。
镶嵌下部是本公司加工的压断片，右侧也是压断片，呈弧形，凹凸不平。
样块内壁表面有明显的白色亮层。
2. 化学分析
分别从1#和2#样品的轴承套圈上切下尺寸为25mm长×25mm宽×15mm厚的样块进行化学成分检测。
检测设备为labspark 5000精密直读火花光谱仪。
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 | 硅 | 锰 | 铬 | S | 磷 | 莫 | 你 | 铜 |
| 标准值 | 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
压制断口表面平坦、穿晶，表层无氧化脱碳。
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）。
心部组织也是隐针状马氏体、粒状碳化物和少量残余奥氏体。
黑白区域相当明显。
这是轴承钢在较低温度下加热淬火后的特征组织，应属于轴承钢正常的调质组织（见图4）。
断面局部区域为沿圆弧凹坑的细晶断裂裂纹，断续的圆弧凹坑属于非金属夹杂物脱落凹坑。
在颗粒状夹杂物较多的部分，由于夹杂物与基体组织之间的结合力较弱，裂纹沿夹杂物边缘延伸。
亚表层及心部组织仍为隐针状马氏体+粒状碳化物+少量残余奥氏体，心部存在少量带状碳化物（见图5-图6）。
(2)2#样品检验
轴承套圈内壁表层白亮层比较严重。白色光亮层为近似等轴分布的铁素体组织，属于高温高氧化气氛形成的完全脱碳层。
实测完全脱碳层深度为0.15mm，这种结构的强度很低（见图7）。
白色亮层下方颜色较深的是贫碳层，贫碳层深度为0.10mm，组织为隐针状马氏体和少量残余奥氏体。
由于贫碳层碳势低，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。
裂纹开口处全脱碳层解理，断口初始部位出现晶粒脱落的脆性裂纹现象（见图9）。
断裂扩展显示出沿晶裂纹的特征形貌。
部分区域晶粒已脱落，二次断裂沿晶开裂特征较为明显（见图10）。
断口附近存在大量晶间熔孔，这是低熔点非金属夹杂物熔化的特征组织。
同时存在晶粒脱落的气孔和氧化物浸润的晶间二次裂纹。
表明热加工锻造过程中，加热温度较高，晶界弱化，晶间结合力显着降低，在锻造应力作用下已局部形成锻造热裂纹（见图11）。
4 结论与分析
夹杂元素硫以化合物的形式存在于钢材的基体中。
首先与锰结合形成1600℃的高熔点硫化锰，剩余的硫与铁结合形成1200℃的低熔点硫化铁和980℃的共晶硫化铁。
硫化铁和共晶硫化铁是形成晶间孔的低熔点夹杂物。
虽然硫化物夹杂物的危害性比氧化铝夹杂物小，但大量的硫化物也会破坏基体组织，降低材料的强度，增加材料的脆性，并且极易形成锻造热裂纹。
带状碳化物的存在还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#试样断口较为平坦，以穿晶断裂为主要特征，局部呈现沿粒状夹杂物开裂的圆弧凹坑，这是由于低熔点硫化物夹杂物分布不均匀造成的。
2#试样锻造加热温度过高，晶界增宽，沿晶熔体减弱，甚至形成带有低熔点夹杂物的晶间熔孔。
材料强度显着降低。在锻造应力作用下，局部产生具有晶间裂纹的微裂纹。
也正是由于锻造的高温加热，使裂纹中充满了高温氧化物。
锻件内壁表面存在热锻裂纹和严重脱碳层的晶间微裂纹，进一步降低材料的抗拉强度，使工件在压缩断裂过程中形成多级应力集中裂纹源，进而形成径向扩展的脆性断裂特征。