标准规范下载简介
GBT 24611-2020 滚动轴承 损伤和失效 术语、特征及原因.pdfICS 21.100.20 L11
GB/T24611—2020/ISO15243:2017 代替GB/T246112009
Rolling bearingsDamage and failuresTerms,characteristics and causes
SO 15243.2017,II
CECS389-2014标准下载GB/T24611—2020/ISO15243:2017目次前言引言范围2规范性引用文件3术语和定义滚动轴承失效模式分类失效模式5.1滚动接触疲劳5.2磨损5.3腐蚀5.4电蚀115.5塑性变形125.6开裂和断裂15附录A（资料性附录）失效分析损伤图例其他调查术语解释18参考文献45
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本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准代替GB/T24611一2009《滚动轴承损伤和失效术语、特征及原因》，与GB/T24611 2009相比，主要技术变化如下： 明确了范围（见第1章，2009年版的第1章）； 一更换了大部分照片和图（见正文及附录A，2009年版的正文及附录A）； 一对术语和定义进行了扩充和修改（见第3章及A.4，2009年版的第3章及A.3）； 修改了“电蚀”失效模式的子模式“电压过天”的名称（见5.4.2，2009年版的5.4.2）； 增加了损伤分析系统程序（见表A.1)和其他调查（见A.3）；扩充了损伤原因矩阵表（见表A.2 2009年版的表A.1）； 二“失效原因和预防措施”增加了大量实例（见A.2，2009年版的A.2）。 本标准使用翻译法等同采用ISO15243：2017《滚动轴承损伤和失效术语、特征及原因》。 与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下： GB/T6930—2002滚动轴承词汇（ISO5593：1997,IDT） 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国滚动轴承标准化技术委员会（SAC/TC98）归口。 本标准起草单位：洛阳轴承研究所有限公司、浙江兆丰机电股份有限公司、人本集团有限公司、浙江 五洲新春集团股份有限公司、慈兴集团有限公司、襄阳汽车轴承股份有限公司、重庆长江轴承股份有限 公司、上海联合滚动轴承有限公司、福建省永安轴承有限责任公司、上海天虹微型轴承有限公司、杭州驰 创轴研科技有限公司、捷姆轴承集团有限公司。 本标准主要起草人：刘耀中、李飞雪、康乃正、刘斌、张迅雷、张恒、郭平、赵兴新、葛世东、钟原、陈彦 周小林、张大平、樊麟华。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为： GB/T 24611—2009
GB/T 24611—2020/IS0 15243:2017引言实际上，轴承的损伤或失效往往是几种机理同时作用的结果。失效可能是由于运输、搬运、安装或维护不当造成的，或是由于轴承或其相邻部件的加工质量未达到设计要求引起的。在某些情况下，失效也可能是由于考虑经济效益、无法预见的运转条件以及环境条件而采取的折衷设计造成的。由于轴承失效是由设计、制造、安装、操作、维护等多方面因素造成的，因此，确定失效的根本原因，常常是十分困难的。注：市场上流通的假冒轴承要引起注意，假冒轴承可能看起来像原产轴承，但其使用时经常导致过早损伤或失效，如果轴承损伤严重或突然失效，证据可能丢失，就不可能确定失效的根本原因。因此，及时关停设备以进行适当的轴承损伤分析（参见图1)是十分重要的。在所有情况下，了解轴承的实际运转工况和维护历史至关重要。注：紧靠滚道压痕后沿开始剥落（a)；经过一段时间，剥落加重（b、c)；如果不及时停机，发生剥落的根本原因的证据将消失（d）。图1轴承损伤进展示例本标准对轴承失效的分类，主要是基于滚动体接触表面和其他功能表面上可见的特征。为了准确地判定轴承失效的根本原因，需要对每一种特征都加以考虑。由于不止一种机理可对这些表面造成相似的影响，因此，在确定失效原因时，仅对外观进行描述有时是不充分的，此时，还需要考虑运转工况。在某些情况下，如果所分析的损伤太严重，且可能起源于不同的主要原因，在这些情况下，要寻找同时出现的多种迹象来确定失效的主要原因。本标准涵盖具有钢制套圈和滚动体的轴承。陶瓷滚动体轴承的套圈损伤显示相似的失效模式。本标准中，轴承寿命如ISO281[1所述，ISO281给出了轴承寿命计算公式，其考虑了多种因素，如轴承承载能力、轴承载荷、轴承类型、材料、轴承疲劳载荷极限、润滑条件和污染程度，IV
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滚动轴承损伤和失 术语、特征及原因
本标准对采用标准轴承钢制造的滚动轴承在使用中发生的失效模式进行了分类。对每一失效模式 的特征、外观变化及可能的根本原因进行了定义和描述，这有助于基于外观来鉴别各种失效模式。 对于本标准，下列术语解释如下： “滚动轴承失效”：由于损伤而使轴承不能满足预定的设计性能要求或标志使用寿命终止； 一“使用中”：轴承离开制造厂； 一“可见特征”：能直接目视或使用放大镜或光学显微镜观察到的特征，也可来自照片，但都只能 是采用无损方法获得的特征。 本标准仅对具有意义明确的外观、并且能够高度确定地归因于某一特定原因的外观变化的特征形 式和失效模式加以考虑，并对反映轴承变化和失效的特别重要的特征加以描述。各种失效模式用照片 和图表说明，并且给出了最常见的原因。 如果通过检查和根据本标准给出的可见特征的特性描述，仍不能可靠地确定根本原因，则要考虑进 行附加调查。这些方法在附录A的A.3中进行了总结，例如可能涉及使用破坏性方法获取截面，通过 光学显微镜或电子显微镜进行金相组织分析以及化学和光谱分析。这些专业方法超出了本标准的 范围。 通常，推荐使用条标题中给出的失效模式术语，而描述其子模式的合适的其他表述或同义词，则在 A.4中给出并解释。 滚动轴承失效示例以及失效原因的描述建议的改进措施在A.2中给出
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失效模式failuremode 轴承失效的方式。
4滚动轴承失效模式分类
轴承失效最好按照其失效的根本原因进行分类，但未必总是能够很容易地将原因与特征（症状)或 者失效机理与失效模式一一对应，大量相关的文献也都证实了这一点（见参考文献）。基于使用中的可 见的明显特征外观，本标准将失效模式分为六大类和不同的小类（见图2）
GB/T24611—2020/ISO15243:20175失效模式5. 1. 2次表面起源型疲劳5. 1 5.1.3滚动接触疲劳表面起源型疲劳5. 25. 2. 2磨损磨粒磨损5. 2. 3黏若磨损5. 35. 3. 2腐蚀锈蚀5. 3. 3. 25. 3. 3微动磨蚀摩擦腐蚀5. 3. 3. 3伪压痕5. 45. 4. 2电蚀瞬时电流过大电蚀5. 4. 3电流泄漏电蚀5. 5 5. 5. 2塑性变形过载变形5.5.3颗粒压痕5. 6. 2过载断裂5. 65.6. 3开裂和断裂疲劳断裂5. 6. 4热裂图2失效模式分类5失效模式5.1滚动接触疲劳5.1.1概述滚动接触疲劳由滚动体和滚道接触处产生的重复应力引起。疲劳明显地表现为组织（微观结构）变化及材料从表面剥落（宏观结构），在大多数情况下剥落是组织变化的结果。3
GB/T24611—2020/ISO15243:20175.1.2次表面起源型疲劳根据赫兹理论，在滚动接触区的循环载荷作用下，应力及材料组织发生变化，并在某一位置及深度开始出现显微裂纹（其取决于外加载荷、工作温度、材料及其纯洁度和显微组织），显微裂纹的起源常常是由轴承钢中的夹杂物引起的，金相分析时会发现组织变化（见A.3）。微裂纹扩展至表面，发生剥落（见图3、图4）。图3深沟球轴承旋转内圈上的次表面起源型剥落图4圆锥滚子轴承静止内圈上已经扩展的次表面起源型剥落5.1.3表面起源型疲劳表面起源型疲劳一般是由表面损伤造成的表面损伤是由于滚动接触表面粗糙峰塑性变形（平滑化、压光、磨光）而产生的表面起源型损伤。滚动体和滚道的粗糙峰接触常常因润滑不充分（润滑油膜厚度不足）而产生，这种接触可能由以下因素引起，如润滑剂流动或可用性不充分、对于轴承应用场合润滑剂不合适、工作温度超过期望值、表面粗糙等。表面粗糙峰的接触及塑性变形会导致：粗糙峰微裂纹（见图5）；粗糙峰微剥落（见图6）；一微剥落区（暗灰色）（见图7）。油膜厚度小的情况下，滑动运动会明显加速表面损伤。正常工况下，油膜厚度充足时仍可能发生表面起源型疲劳。当颗粒进入接触区（见5.5.3），极端载荷使表面塑性变形或存在搬运刻痕时，会发生这种情况。以上三种情况均会在滚道上产生压痕。压痕周围的凸起超过油膜厚度时，导致表面粗糙峰变形。由塑性变形产生的压痕引起的表面起源型疲劳示于A.2.6.2.24
GB/T 24611—2020/IS0 15243:2017注：ISO281[11包括了已知的对轴承寿命有影响的表面相关计算参数，如材料、润滑、环境、污染物颗粒和轴承载荷。10 μm图55滚道上的粗糙峰微裂纹和微剥落40 μm图6滚道上的表面起源型微剥落500 μm图7滚道上的微剥落区
GB/T24611—2020/ISO15243:20175.2磨损5.2.1概述磨损指在使用过程中，两个滑动或滚动/滑动接触表面相互作用造成材料的不断移失。5.2.2磨粒磨损磨粒磨损（颗粒磨损，三体磨损）是存在硬颗粒时由于滑动产生的材料移失，当一硬的表面或颗粒滑过另一表面时，通过切削或犁沟作用而从该表面移除材料。磨损后表面会发生某种程度的变暗，磨粒的粗细和特性不同，变暗程度不同（见图8）。由于旋转表面，可能还有保持架（见图9）上的材料被磨掉，磨粒数量逐渐增多，最终磨损进入一个加速过程，从而导致轴承失效虽然表面一般会有一定程度的变暗，但当磨粒非常细时会发生抛光效应，形成非常亮的表面（见图10）注：滚动轴承的“跑合”是一自然的短期过程，此过程之后，运转状态（如噪声或工作温度)将趋于稳定，甚至得到改善。由此，运行轨迹可见，但这并非表示轴承受到损伤。图8调心滚子轴承内圈上的磨粒磨损图9金属实体保持架兜孔上的已发展的磨粒磨损图10圆锥滚子轴承滚子大端面和内圈大挡边表面及滚道上的磨粒磨损
GB/T24611—2020/ISO15243:20175.2.3黏着磨损黏着磨损是材料从一表面转移到另一表面，并伴随有摩擦发热，有时还伴有表面回火或重新率火。这一过程会产生局部应力集中并可能导致接触区开裂或剥落。在润滑不充分的情况下，当发生滑动且摩擦带来的局部温升引起接触面黏着时，发生涂抹（滑伤、黏结、划伤、粗化），导致材料转移。假如滚动体受载过小并在其再次进入承载区时受到强烈的加速作用，则在滚动体和滚道之间常常会发生涂抹（见图11、图12）。在涂抹严重的情况下会发生咬黏。与磨粒磨损的逐渐积累过程相反，涂抹常常是突然发生。由于润滑不充分，挡边面和滚子端面也会发生涂抹（见图13）。对于满装滚动体（无保持架）轴承，受润滑和旋转条件的影响，滚动体之间的接触处同样会发生涂抹。如果轴承套圈安装在轴上或轴承座中时，夹持力不足而导致套圈相对其支承面移动（动），则会在轴承内径面、外径面或轴、轴承座孔支承面上发生涂抹（也称胶合）。由于两零件直径之间存在微小差异，造成其周长也存在微小差异。因此，相对于套圈旋转的径向载荷使两零件在一系列连续点处发生接触，两接触零件以微小差速相对转动。套圈相对其支承面以微小转速差所作的这种滚动运动称为“蠕动”。发生蠕动时，套圈和支承面接触区内的粗糙峰被滚碾，使套圈表面呈现光亮外观。在蠕动过程中滚碾经常发生，但不总是伴有套圈和支承面接触处的滑动，因而还可看到其他损伤，如擦伤印痕、微动磨蚀和磨损。在某些承载条件下，当套圈和支承面之间的过盈量不够大时，则以微动磨蚀为主（见A.2.4.2.1和A.2.4.2.2)。此外，径向采用间隙配合时，套圈端面和其轴向邻接面之间也会发生螨动，严重时导致横向热裂纹，最终引起套圈开裂（见5.6.4）。图11圆柱滚子轴承外圈滚道上的涂抹图12调心滚子轴承外圈滚道上的涂抹
GB/T24611—2020/ISO15243:2017图13圆柱滚子轴承滚子端面上的涂抹5.3腐蚀5.3.1概述腐蚀是金属表面上一种化学反应的结果。5.3.2锈蚀当钢制滚动轴承零件与湿气或腐蚀性介质（如水或酸）接触时，表面发生氧化或腐蚀（生锈）（见图14）。随后出现腐蚀麻点，最后表面出现剥落（见图15）。当润滑剂中的水分或劣化的润滑剂与其相邻的轴承零件表面发生反应时，可在滚动体和轴承套圈之间的接触区内发现一种特定形式的锈蚀。在静止期间，深度锈蚀阶段会导致对应于球或滚子节距处的接触区变黑（见图16），最终产生腐蚀麻点。图14推力滚针轴承滚针和保持架上的锈蚀图15圆柱滚子轴承外圈滚道上的锈蚀
GB/T24611—2020/ISO15243:2017图16圆锥滚子轴承内圈滚道滚子节距处的接触腐蚀5.3.3摩擦腐蚀5.3.3.1概述摩擦腐蚀（摩擦氧化）是在某些摩擦及载荷条件下，由配合表面之间相对微小运动引发的一种化学反应。这些微小运动导致表面氧化，可看到粉状锈蚀物和（或）一个或两个配合表面上材料的损失。5.3.3.2微动磨蚀接触表面作微小往复摆动时，传递载荷的配合面会发生微动磨蚀，表面粗糙峰氧化并被磨去，反之亦然；最后发展成粉状锈蚀物（微动锈蚀，氧化铁），轴承表面变成黑红色（见图17）。通常，当载荷和（或）振动克服了由安装配合产生的径向夹持力时，会出现这种损伤。轴承、轴和轴承座表面太粗糙和（或)呈波纹状也会减少有效的安装配合，诱发微动磨蚀（见图18）。注1：由于腐蚀产物（氧化铁)的存在和微小运动的综合作用，也会发生某些磨粒磨损。注2：在本标准中，将微动磨蚀划归为腐蚀；在其他文件中，有时将其划归为微动磨损。图17深沟球轴承内径面上的微动磨蚀图183滚子轴承外径面上的微动磨蚀
GB/T24611—2020/ISO15243:20175.3.3.3伪压痕伪压痕（振动腐蚀)最常出现于非旋转轴承的滚动体和滚道接触区，原因是在周期性振动状态下弹性接触面的微小运动和（或)回弹。根据振动强度、载荷和润滑状态的不同，在滚道上形成凹陷，大多数情况下也会导致腐蚀（由于缺少保护性的润滑剂）和综合磨粒磨损。对于静止轴承，凹陷出现在对应于滚动体的节距处，并会变成淡红色或发亮（见图19、图20）。存在来自相邻工作的设备的振动时，若较长的停机周期与相对较短的运转时段交替进行，则备用设备中发生的伪压痕表现为间距较小的波纹状凹槽，这些波纹状凹槽不应与电流引起的凹槽混淆（见5.4.3及图23、图24、图25），与电流通过造成的波纹状凹槽相比，由振动造成的波纹状凹槽底部发亮或被磨损，而电流通过造成的凹槽底部则颜色为暗灰色。电流引起的损伤还可通过滚动体上也有相应的印记这一现象予以识别。注：本标准将伪压痕划归为腐蚀；在其他文件中，有时将其划归为磨损。a）圆锥滚子轴承外圈b）推力滚针轴承垫圈滚道图19伪压痕图20调心球轴承外圈滚道上的伪压痕10
GB/T24611—2020/ISO15243:20175.4电蚀5.4.1概述电蚀是由于损伤电流的通过造成接触表面的局部显微组织变化及材料的移失。5.4.2瞬时电流过大电蚀当轴承套圈和滚动体间的电压超过绝缘击穿值时，电流通过滚动体和润滑油膜从轴承的一个套圈传递到另一套圈。在套圈和滚动体之间的接触区发生集中放电，造成在非常短的时间间隔内局部受热，使接触区发生熔化并焊合在一起。这种损伤（电蚀麻点）表现为一系列直径不超过500um的小环形坑（见图21、图22），这些环形坑在滚动体和滚道接触表面重复出现，一般沿滚动方向呈珠状重叠排列（见图21）。图21调心滚子轴承的滚子一由瞬时过大电流通过形成的环形坑图22显示出环形坑及熔化的材料的图21的放大图5.4.3电流泄漏电蚀当一损伤电流（电容性或电感性）连续形成时，电蚀会以不同于5.4.2的外观出现。表面损伤最初呈现浅环形坑状，一环形坑与另一环形坑位置接近并且尺寸很小（微米级），即使电流强度相对较弱也会发生这种现象。由于电流通过整个接触椭圆（球轴承）或接触线（滚子轴承），产生电蚀波纹状凹槽，如图23、图24、图25所示。只能在滚子和套圈滚道接触表面发现这些波纹状凹槽，钢球上则没有，球只是颜色变暗。球的可见外观通常为暗色，从淡灰到暗灰（见图24）。微观检测常常显示为环形坑，另外，电流通过也会劣化润滑剂，劣化的润滑剂颜色发黑、变硬。11
GB/T24611—2020/ISO15243:2017图23由于电流泄漏在圆锥滚子轴承内圈滚道上形成的波纹状凹槽（搓板纹）图24深沟球轴承内圈沟道上的波纹状凹槽及哑光暗灰色球图25深沟球轴承外圈沟道上的波纹状凹槽5.5塑性变形5.5.1概述塑性变形是当应力超过材料的屈服强度时发生的永久变形，其一般以两种不同的方式发生：宏观上，滚动体和滚道之间的接触载荷造成在接触轨迹的大部分范围内发生屈服；微观上，外界物体在滚动体和滚道之间被滚碾，并且仅在接触轨迹的小部分范围内发生屈服。5.5.2过载变形轴承静止（最常见）或旋转（不常见）时均可能发生过载变形由静载荷或冲击载荷使静止轴承过载导致滚动体与滚道接触处发生塑性变形（真压痕），即在轴承滚道上对应于滚动体节距的位置形成浅的凹陷或凹槽（见图26、图27）。通过凹陷或凹槽底部的表面粗糙度及机加工痕迹，可区分过载与伪压痕及电蚀凹槽。此外，预载荷过大或安装过程中操作不当也会发生过载（见图26）。装拆不当也能造成轴承其他零件（如防尘盖、垫圈和保持架）的过载和变形（见图28）。硬的（可能12
GB/T 24611—2020/IS015243:2017是锐利的）物体或不正确的装配也能在滚道及滚动体上引发压痕及刻痕（见图29），旋转轴承的过载可能具有不同的形式，取决于过载的类型。瞬时过载会产生波纹状凹槽（搓板纹），带有或多或少扩展的独立、非对称印记。瞬时过载会产生对应于滚动体节距处的凹陷。长期过载会导致滚道过载部分整个圆周的叠层及宏观塑性变形，图26角接触球轴承静止内圈的过载图27由角接触球轴承内圈滚道冲击载荷变形导致的剥落，起因于径向冲击，变形进一步发展为剥落图28由搬运过程中冲击载荷引起的角接触球轴承保持架变形13
GB/T24611—2020/ISO15243:2017图29不正确装配引起的圆柱滚子轴承内圈滚道上的压痕5.5.3颗粒压痕当颗粒被滚碾时，在套圈滚道（见图30）和滚动体（见图31）上形成压痕，压痕的尺寸和形状取决于颗粒性质，图32显示了下列压痕类型：a)由软质颗粒（如纤维、弹性体、塑料及木材)造成的压痕[见图32a)；b）由淬硬钢颗粒（如来自齿轮或轴承）造成的压痕[见图32b)]；c)由硬质矿物颗粒[如油中的砂粒（二氧化硅)]造成的压痕[见图32c)]。图30圆锥滚子轴承内圈滚道上的颗粒压痕图31圆锥滚子上的颗粒压痕14
GB/T24611—2020/ISO15243:20171mma)b)c)图32颗粒被滚碾在滚道上造成的压痕放大图5.6开裂和断裂5.6.1概述当局部应力超过材料的抗拉强度极限时，裂纹将产生并扩展。断裂是裂纹完全扩展过零件的某个截面或扩展到一定程度使零件的一部分与原零件完全分离的结果。5.6.2过载断裂过载断裂是由于超过材料抗拉强度的应力集中造成的，也可因局部应力过大（如冲击）（见图33)或因过盈配合过紧，如环向应力过高（见图34）引起。图33由装配过程中冲击载荷引起的圆锥滚子轴承内圈挡边过载断裂
GB/T24611—2020/ISO15243:2017注：由安装过程中过紧的过盈配合（例如将锥孔内圈在锥轴上推得过远)引起的断裂。图34调心滚子轴承内圈过载断裂5.6.3疲劳断裂在弯曲、拉伸、扭转条件下，应力不断超过疲劳强度极限就会产生疲劳开裂。裂纹先在应力集中处起源并逐步扩展到零件截面的某一部分GB50382-2016标准下载，最终造成过载断裂。疲劳断裂主要发生在套圈（见图35）和保持架上（见图36）。注：断裂起源于靠近右侧滚道，中心位于疲劳裂纹扩展留下的贝壳花样中（外表面上的损伤为二次损伤且发生在套圈断裂时）。图35凸轮滚子外圈由弯曲引起的疲劳断裂截面图36推力滚针轴承保持架过梁疲劳断裂16
GB/T24611—2020/ISO15243:20175.6.4热裂热裂是由滑动产生的高摩擦热造成的，裂纹通常出现在垂直于滑动方向处（见图37）。由于表面局部重新淬火以及高的残余拉应力的形成这两个因素的共同作用，因此，淬硬的钢件通常对热裂比较敏感。图37圆锥滚子轴承内圈小端上的热裂纹17
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附录A （资料性附录） 失效分析损伤图例其他调查术语解释
签别出可能的天效原因 仔细鉴别最有可能的失效原因及失效模式对于开发长期有效的防护方案非常重要 可以有针对性地设计对策以防范已鉴别出的失效原因引起的失效DB61／T 982-2015 高速公路视频联网技术规范， 由所有参与者提出的公开、客观的方法对于本标准的成功应用是必不可少的
A.1.2拆卸前后获取有关证据
当一套轴承失效后，在打算进行失效原因诊断前，收集尽可能多的证据至关重要。 需要一种公正的调查方法