高性能轴承钢的开发与试验分析

针对GCr15钢经常出现一定粗大的共晶碳化物，从而造成其疲劳寿命和强韧性显著降低的弊端，开发了高性能轴承钢。与GCr15钢相比，其C、Cr含量有所降低，Mn和Si含量有所提高。由试验分析得知。高性能轴承钢的碳化物分布较为均匀，其冲击韧度比GCr15钢提高了33％以上，接触疲劳寿命也有所提高。     

CVD多层沉积的使用性能试验

使用CVD涂层对9Cr18不锈轴承钢的摩擦磨损性能和流动接触疲劳性能进行了对比试验，试验结果表明：9Cr18不锈轴承钢经CVD多层沉积TIC-TiCn…TiN后，相对耐磨性提高22倍，摩擦系数降低至0．15，滚动接触疲劳寿命明显的提高，额定寿命L10提高4倍，中值寿命L50提高2倍以上，寿命离散性也小。附图12幅，表2个，参考文献5篇。     

高碳贝氏体轴承钢滚动接触疲劳性能的研究

以GCr15Si1Mo贝氏体轴承钢为研究对象,在油润滑条件和无润滑条件下,对不同初始碳化物体积分数的试样进行滚动接触疲劳试验,采用扫描电镜观察试验前后试样的表面形貌和碳化物分布,并通过Weibull曲线确定试样滚动接触疲劳性能的优劣性。结果表明,在无润滑条件下,碳化物体积分数为1.9%的试样滚动接触疲劳性能优于碳化物体积分数为5.1%的试样。在油润滑条件下,贝氏体轴承钢的滚动接触疲劳性能的优劣性依次为：无初始碳化物试样、碳化物体积分数为5.1%试样、碳化物体积分数为1.9%试样。碳化物作为基体的硬质相,很容易成为疲劳源,无初始碳化物的贝氏体轴承钢的滚动接触疲劳性能优于有碳化物的贝氏体轴承钢;碳化物脱落后的凹坑增大了润滑油和试样表面的粘着力,有利于增加油膜厚度,从而提高滚动接触疲劳寿命。     

浅谈氮化硅陶瓷轴承制造技术

比较了普通轴承钢与氮化硅轴承材料的性能，叙述了氮化硅材料制造方法及氮化硅轴承设计。氮化硅轴承用于机床主轴和燃汽涡轮发动机高速运转时，其材料的低密度性能大大降低球与滚道接触动负荷，显著提高滚动接触疲劳寿命。     

G20CrNi2MoA钢的接触疲劳寿命及渗碳层特性

研究了用真空脱气法（ＥＦ－ＶＬＦ）和电渣重熔法（ＥＦ－ＥＳＲ）冶炼的渗碳轴承钢Ｇ２０ＣｒＮｉ２ＭｏＡ的接触疲劳寿命和渗碳层特性。结果表明，两种不同冶炼方法的渗碳轴承钢，其接触疲劳寿命相当，渗碳层特性基本一致。附图毛幅，表５个，参考文献５篇。     

国内外轴承钢冶金质量与接触疲劳寿命的研究

本文通过国内外七个厂(Y厂、SKF、山阳、高周波、TEW、BOLZAN0、CAVEXSA)GCr15型轴承钢的滚动接触疲劳寿命试验,以及钢中非金属夹杂物、气体含量、碳化物等冶金质量的分析,阐明了国内外轴承钢冶金质量和接触疲劳寿命的综合水平,并就国产轴承钢尚存在的差距和连一步提高质量的途径进行了初步探讨。     

试样表面划痕对接触疲劳试验结果的影响

在金属材料接触疲劳试验中,常发生因表面划痕导致的早期疲劳失效,使试验结果产生偏离。采用TLP接触疲劳试验机,对GCr15轴承钢开展了表面划痕缺陷对接触疲劳寿命影响的试验研究。通过对各种划痕试样及表面无划痕正常试样的对比试验,证明了接触疲劳寿命随表面划痕的加深及划痕与滚动方向夹角的增大而下降。     

新型高温用渗碳轴承钢的接触疲劳寿命

研究了新型高温用渗碳轴承钢（１０Ｃｒ４Ｎｉ４Ｍｏ４Ｖ）及高温用完全化轴承钢（Ｃｒ４Ｍｏ４Ｖ）的接触疲劳寿命及其组织。结果表明，１０Ｃｒ４ＮｉＭｏ４Ｖ钢的接触疲劳寿命高于Ｃｒ４Ｍｏ４Ｖ钢，１０Ｃｒ４Ｎｉ４Ｍｏ４Ｖ钢渗碳层中存在较高的残留压应力，渗层组织中碳化物细小且呈均匀弥散分布。     

基于两参数Weibull分布的概率疲劳S-N曲线模型

发展了基于两参数Weibull分布的概率疲劳S-N曲线模型及构建方法,用于描述随机滚动接触疲劳应力幅-寿命关系。除考虑数据分散性的统计分布规律外,模型还考虑样本数量相关的寿命置信度预测效应, 引入最小正态寿命的置信下限评价。Weibull分布的尺度参数和形状参数,寿命置信度评估参数,以及概率S-N曲线的指数,全部由试验数据来确定。G20CrNi2Mo轴承钢的滚动接触疲劳试验数据的分析证实所提出方法的可应用性。并且证实该滚动接触疲劳寿命的分布规律,宜采用包括Weibull分布在内的有偏统计模型来描述。     

近年来瑞典SKF公司是如何提高其滚动轴承质量和寿命的?

滚动轴承是重要的机械基础件,在所有的机械产品和工程结构中应用十分广泛,它的失效形式常见的有:磨损、塑性变形、擦伤、发热烧伤以及滚动接触疲劳等。但当轴承质量良好,而运行条件正常时,其最主要的失效形式是滚动接触疲劳,所以通常是以滚动轴承承受滚动接触疲劳的能力作为评定轴承质量的最主要指标,而钢材的冶金质量又是接触疲劳性能优劣的主要因素。近年来瑞典SKF公司从冶炼方法和冶炼技术着手,通过一系列试验研究,取得了很大成就,最后肯定了SKFMR(melting and refining)炼钢法能使钢的纯净度达到电渣重熔(ERS)或真空电弧重熔(VAR)的水平,目前该公司年产70多万吨轴承钢,全部采用这种冶炼方法生产。过去15～20年间,他们的滚动轴承钢的接触疲劳寿命成十倍地提高。笔者认为他们的经验值得借鉴,特择要介绍如下,意在“借他山之石以攻玉”,谨供参考!     

氮化硅陶瓷球显微结构与滚动接触疲劳性能

利用扫描电子显微技术分析了4种氮化硅陶瓷球的显微结构，用新研制的三点接触纯滚动加速疲劳试验机，试验研究了4种陶瓷球的接触疲劳性能，并对疲劳球表面进行了显微观察。研究表明，相同试验工况下，不同的显微结构，其韧性、强度、寿命和温升明显不同。细小致密的等轴状晶粒、玻璃相少的陶瓷球的滚动接触疲劳性能优于长针状晶粒、玻璃相多的陶瓷球。     

32Cr3MoVE渗氮轴承钢的高应力滚动接触疲劳性能

对采用双真空熔炼制备的32Cr3MoVE轴承钢进行表面渗氮处理,利用滚动接触疲劳试验机在4.5GPa高应力下研究其滚动接触疲劳性能,分析其滚动接触疲劳破坏机制。结果表明:试验钢的有效渗氮层深度为350μm,随距表面距离的增大,渗氮层残余压应力呈先增大后减小趋势,距表面300μm处的残余压应力最大,为610 MPa;渗氮层中存在沿晶界分布的白色脉状组织;利用双参数Weibull分布计算得到其滚动接触疲劳特征寿命、额定疲劳寿命、中值疲劳寿命分别为3.040×10~8,0.357×10~8,2.083×10~8周次;试验钢的滚动接触疲劳破坏模式包括表面起裂和次表面起裂两种,表面起裂试样剥落坑的平均直径及深度均明显大于次表面起裂试样的;表面起裂试样沿表面点蚀坑或划痕处起裂,次表面起裂试样在长时间循环接触应力作用下,次表面材料性能退化,导致裂纹萌生。     

无碳化物贝氏体钢的滚动接触疲劳磨损行为

通过滚动接触疲劳磨损试验和扫描、透射、X射线衍射等分析方法,研究无碳化物贝氏体钢的滚动接触疲劳磨损行为。结果表明,无碳化物贝氏体钢拥有较为理想的滚动接触疲劳磨损性能,其疲劳磨损失效形式为浅层剥落,试样表面产生的严重塑性变形层,有效地阻碍了疲劳裂纹向深处扩展;经过920℃奥氏体化处理40 min,随后350℃盐浴等温30 min比等温100 min处理的试样的滚动接触疲劳磨损性能更加优异,其滚动接触疲劳磨损寿命可达到8.0×10~6次;残余奥氏体能够有效地提高接触表面硬度,松弛裂纹尖端的应力集中,从而改善滚动接触疲劳磨损性能;在滚动接触疲劳磨损过程中,试样表面的硬度显著的提高,表面合金元素的再分配,对滚动接触疲劳磨损性能的提高有一定的促进作用。     

齿轮油对齿轮接触疲劳寿命影响的试验研究

本文用两种不同添加剂的齿轮润滑油，在ＣＬ—１０Ｏ齿轮试验机上进行接触疲劳寿命对比试验，并进行数据的处理与分析，研究不同添加剂的润滑油对渗碳淬火齿轮和氮化齿轮接触疲劳寿命的影响。     

轴承钢的短时低温渗碳

AISI52100钢是一种淬透性良好的高碳轴承钢(类似我国GC_r15钢),为了提高滚动接触疲劳寿命,可以在低于溶解所有碳化物的温度下,进行短时低温渗碳处理。 在生产中,球化退火的52100钢在825—850℃经30—60分钟的奥氏体化,溶解40—60％的球状碳化物,以便在碳化物和奥氏体之间达到碳的平衡分布。那么,有效地达到碳平衡所需的时间     

轴承钢GCr15SiMn试片与渗碳钢G20Cr2Ni4A试片接触疲劳寿命分析

通过研究轴承钢GCr15SiMn试片与渗碳钢G20Cr2Ni4A试片的接触疲劳寿命水平得知,渗碳钢G20Cr2Ni4A试片的各项寿命指标均高于轴承钢GCr15SiMn试片,且渗碳钢G20Cr2Ni4A试片的接触疲劳寿命是轴承钢GCr15SiMn试片接触疲劳寿命的3.75倍。     

轴承钢的接触疲劳性能研究

对国产GCr15、美国AISI52100、日本SUJ2轴承钢进行了低温回火处理,并测试了其力学性能,同时在球棒试验机上考察了3种钢的接触疲劳磨损性能。结果表明:经回火处理后3种钢的强度、硬度、冲击韧性等力学性能差别不大,而日本SUJ2轴承钢、美国AISI52100轴承钢的接触疲劳特征寿命分别为GCr15轴承钢接触疲劳特征寿命的1.83倍和1.66倍。其主要原因是:相对于美国AISI52100轴承钢、日本SUJ2轴承钢而言,国产GCr15轴承钢中的A类硫化物夹杂含量更多、链更长、更宽,且其D类铝酸钙复合夹杂物含量更多。     

含氮不锈轴承钢原始奥氏体晶界显示方法试验

含氮不锈轴承钢的耐腐蚀性和接触疲劳寿命等性能均远远优于传统高碳铬不锈轴承钢,通过改变腐蚀剂配方、腐蚀温度与时间等一系列参数的试验,给出了显示含氮不锈轴承钢原始奥氏体晶界的最佳腐蚀剂配方及腐蚀方法。     

纯滚动状态下氮化硅陶瓷球临界应力分析

氮化硅陶瓷球临界应力在很大程度上决定其滚动接触疲劳和磨损寿命.由于陶瓷材料的抗拉能力较弱,所以设想其滚动接触疲劳失效的临界应力为最大主拉应力.应用弹性接触力学和赫兹理论分析纯滚动条件下陶瓷球表面层接触应力,得到表面层最大主拉应力.针对理论计算值,设计相应的纯滚动接触疲劳实验.分析表明,理论值与实验结果趋于一致,从而证实最大主拉应力为氮化硅陶瓷球滚动接触疲劳失效的临界应力.计算结果为陶瓷球的滚动接触疲劳寿命分析提供理论基础.     

CVD多层复合涂层的研制与应用

T_iC、T_1N、T_iCN等陶瓷涂层,摩擦系数低,超硬,耐磨耐蚀性很好。但单相涂层难以满足高的硬度和良好的韧性、涂层与基体高的界面强度和表面反应性弱等综合性能。所以CVD技术已由单相涂层向多相复合涂层发展.介绍CVD 7层复合涂层的研制,对涂层的组织结构和摩擦学性能进行了观测与对比试验。结果表明,7层复合涂层比单相涂层的相对耐磨性提高1.244倍;滚动接触疲劳的额定寿命提高了4倍。应用证明,硬质合金和高碳高合金钢工模具经CVD沉积多层复合涂层,使用寿命提高3～110倍,尤其是提高模具的抗粘着磨损能力,有效地改善了成品的表面粗糙度。CVD多层复合涂层显著提高了9Cr18不锈轴承钢的滚动接触疲劳寿命,