軸承鋼高濃度氮化熱處理和壽命評價

熱處理技術(shù)(高濃度氮化)

理論和試驗(yàn)已經(jīng)證明，碳氮共滲處理對軸承的長壽命化有效，特別是對潤滑劑中混入硬質(zhì)異物時對延長壽命更有效。因此，為了使軸承壽命更長，需要開發(fā)更高表面濃度的熱處理技術(shù)。

GCr15的普通淬火件和高濃度氮化件的碳和氧的分布如圖1所示。在高濃度氮化件的表面含有0.4%以上的氮。潤滑劑中混入硬質(zhì)異物時形成壓痕，人工壓痕壽命試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

壽命評價技術(shù)

通過提高軸承用鋼的潔凈度，軸承材料壽命延長，壽命評價時間也延長。為此，需要開發(fā)可在短時間內(nèi)進(jìn)行壽命評價的試驗(yàn)機(jī)。在軸承發(fā)生內(nèi)部起源型剝落前，首先發(fā)生開裂的初期階段是表層上反復(fù)作用著交變剪切應(yīng)力的過程。因此，在掌握軸承內(nèi)部起源型剝落壽命時，評價剪切疲勞特性很重要。以前的試驗(yàn)機(jī)不能適應(yīng)賦予高速剪切應(yīng)力的要求，NTN開發(fā)了在短時間內(nèi)評價剪切疲勞特性的超聲波扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)機(jī)（圖3）。

超聲波扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)機(jī)主要由扭轉(zhuǎn)振動變換器(激振頻率為(20 000±500)Hz)、放大器、扭轉(zhuǎn)振動放大變幅桿等組成。采用本試驗(yàn)機(jī)評價高碳鉻軸承鋼SUJ2、結(jié)構(gòu)碳鋼S53C、高溫滲碳鋼M50NiL的結(jié)果如圖4所示。根據(jù)時間強(qiáng)度、疲勞極限來評價，那么S53C最低，M50NiL最高。

在剪切應(yīng)力振幅為700 MPa時，由疲勞壽命(破壞概率5% )和滾動疲勞壽命試驗(yàn)得到的L₅₀(剝落概率50%)之間成線性關(guān)系（圖5）。

（來源：軸承雜志社）

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