重大装备中轴承的过早失效,严重影响系统的安全运行和可靠性。与普通疲劳不同,接触疲劳载荷下材料会发生组织变化。然而,关于接触疲劳下材料发生非晶化和奥氏体相变的研究还未见报道。本文针对马氏体轴承钢进行接触疲劳实验,研究亚表面材料中产生的白色蚀刻组织,对其非晶化和组织相变进行了详细分析,讨论了其产生的机理。

(a) 白色蚀刻区域(WEA)中的非晶相

(b)WEA中奥氏体相变
TEM和EBSD测试结果表明,接触疲劳载荷下,原板条状马氏体组织发生以下变化:纳米晶化、非晶化和相变(马氏体向奥氏体转变)。WEA主要由非晶相组成,其中弥散着纳米马氏体、奥氏体和碳化物,如图(a)。其硬度远远高于基体。在WEA和基体的界面处,存在着明显的过渡区3-5nm,晶体从有序转变为无序。原材料中含3%的残余奥氏体,但WEA中的奥氏体含量增加到20%,图(b)。说明在疲劳变形过程中,发生了由马氏体向奥氏体的相变。机理的研究表明,该相变不是由于温升至奥氏体化后发生的转变,而是在机械大变形条件下发生的晶体原子错排导致。