1. 塑性变形的失效形式

材料所承受的应力超过屈服强度时即会发生塑性变形。滚动轴承的塑性变形，从宏观上讲，是指由滚动体和滚道之间的接触载荷所造成的、在接触轨迹大部分范围内发生的变形；从微观上讲，是指由于外界物体在滚动体和滚道之间滚辗，并仅在接触轨迹的小部分范围内发生的变形。滚动轴承塑性变形失效主要分为压痕失效和形变失效。

其中，压痕失效是指由于外来软质颗粒在轴承部件表面产生压痕，引起轴承的运转精度降低而不能正常运转。压痕形状和尺寸取决于颗粒性质。压痕与磨粒磨损的凹坑不同之处是，磨粒磨损的凹坑为大硬质颗粒在轴承部件表面进行切削作用后形成，表面较为粗糙；而压痕为软质颗粒或微小硬质颗粒使轴承部件材料塑性流动后形成的塑性变形凹坑，其表面较为光滑，如图1所示。

图1 滚道表面的压痕失效

此外，形变失效是指在外力（大的静载荷或冲击载荷）或温度作用下轴承部件的大范围或整体塑性变形，主要发生在滚动体和滚道之间。图2为滚动轴承内圈形变失效的实物图。载荷过大也会使轴承其他部件，如保持架，发生塑性变形。形变失效发生后，若没有及时更换轴承，会加剧轴承的局部磨损，引起大的载荷冲击，从而加剧变形导致轴承工作状态恶化。例如：由于冲击或安装不当使轴承的内套圈变为椭圆形，在轴承旋转时，作用载荷通过椭圆长轴时会加剧内圈滚道和外圈滚道的磨损，通过椭圆短轴时会引起大的冲击载荷。

图2 滚动轴承内圈滚道的形变失效

2.塑性变形的失效机理

滚动轴承的静载荷承受能力理论是滚动轴承塑性变形失效的主要理论基础。根据弹塑性力学理论，当材料的应力超过材料的弹性极限前，材料的应变为弹性应变，即当应力释放后，材料的应变也完全释放；当材料的应力超过材料的弹性极限后，进入弹塑性阶段，应力超过屈服强度后，当材料的应力释放后，材料的应变不能够完全释放。没有释放的塑性应变会产生塑性变形，应力愈大产生的塑性变形也越大。

如果对静止的轴承施加过大的载荷，且载荷引起的应力大于屈服强度时，滚动轴承的滚道与滚动体的变形为弹塑性变形。当载荷释放后，就会留下塑性变形——压痕。此时，在滚动轴承的套圈与滚动体的接触表面上都会留下凹陷的压痕。这些凹陷的压痕在轴承运转时，会引起振动、噪声及摩擦力矩等，导致轴承不能正常工作。根据疲劳寿命理论，凹陷的压痕会引起应力集中进而产生表面裂纹，引起滚动轴承的疲劳失效。在轴承运转时，压痕效应将向整个滚道表面蔓延，使轴承的曲率发生变化和滚动体的圆度劣化，降低轴承的使用性能。如果轴承承受的载荷过大，将会造成套圈的变形过大或导致保持架变形，若产生的应力集中超过了材料的承载强度，则会引起过载断裂。

对于要求较高的滚动轴承，其运行的平稳性是一个重要的考量因素。当滚道上由于静载荷的作用造成永久变形的损伤时，就会增大滚动轴承的摩擦、噪声和振动。一般静载荷的考量主要针对突然的超载、冲击等短期作用的大载荷，或转速较低、不常转动的轴承的载荷进行。

额定静载荷是在假定的载荷条件下决定的，对于向心轴承是指径向载荷；对于向心推力轴承是指使轴承中半圈滚道受载的载荷的径向分量；对于推力轴承是指中心轴向载荷。也有研究人员通过对各种接触类型的试样进行试验分析后，得到滚道与滚动体的压痕深度极限：滚道上产生的压痕深度与滚动体上产生的压痕深度之和为滚动体直径的1/10000，并将此时所对应的轴承载荷定义为极限载荷，即基本额定载荷。当滚动轴承的载荷低于基本额定载荷时，其压痕深度小于滚动体直径的 1/10000，轴承的性能不受影响；当滚动轴承的载荷大于基本额定载荷时，就会对轴承性能产生影响，使其摩擦加大、精度降低、振动加剧、噪声变大等。

3.塑性变形失效原因与防护措施

造成滚动轴承塑性变形的主要原因如下：

（1）过载 轴承承受的静载荷或冲击载荷过载时，将导致滚动体与滚道接触处发生塑性变形，即在轴承滚道上对应滚动体节距的位置形成浅的凹陷或凹槽。此外预载荷过大或安装过程中操作不当也会发生过载现象。装拆不当也可能造成过载和轴承其他零件（如防尘盖、保持架）的变形。

（2）碎屑压痕 压痕一般是在安装或运转过程中由于密封不良、受到污染而导致的。

针对滚动轴承塑性变形失效的改善措施主要有：避免过大的载荷；装拆轴承时应确保正确地进行操作；改善轴承的密封及润滑装置；在安装和使用过程中，应最大限度地保持轴承工作环境的清洁。