轴承钢高浓度氮化热处理和寿命评价

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　　热处理技术(高浓度氮化)

　　理论和试验已经证明，碳氮共渗处理对轴承的长寿命化有效，特别是对润滑剂中混入硬质异物时对延长寿命更有效。因此，为了使轴承寿命更长，需要开发更高表面浓度的热处理技术。

　　GCr15的普通淬火件和高浓度氮化件的碳和氧的分布如图1所示。在高浓度氮化件的表面含有0.4%以上的氮。润滑剂中混入硬质异物时形成压痕，人工压痕寿命试验结果如图2所示。

图1 碳、氮分布

图2 人工压痕寿命试验结果

　　寿命评价技术

　　通过提高轴承用钢的洁净度，轴承材料寿命延长，寿命评价时间也延长。为此，需要开发可在短时间内进行寿命评价的试验机。在轴承发生内部起源型剥落前，首先发生开裂的初期阶段是表层上反复作用着交变剪切应力的过程。因此，在掌握轴承内部起源型剥落寿命时，评价剪切疲劳特性很重要。以前的试验机不能适应赋予高速剪切应力的要求，NTN开发了在短时间内评价剪切疲劳特性的超声波扭转疲劳试验机（图3）。

图3 超声波扭转疲劳试验机示意图

　　超声波扭转疲劳试验机主要由扭转振动变换器(激振频率为(20 000±500)Hz)、放大器、扭转振动放大变幅杆等组成。采用本试验机评价高碳铬轴承钢SUJ2、结构碳钢S53C、高温渗碳钢M50NiL的结果如图4所示。根据时间强度、疲劳极限来评价，那么S53C最低，M50NiL最高。

图4 超声波扭转疲劳试验结果

　　在剪切应力振幅为700 MPa时，由疲劳寿命(破坏概率5% )和滚动疲劳寿命试验得到的L50(剥落概率50%)之间成线性关系（图5）。

图5 超声波扭转疲劳试验结果与滚动疲劳试验结果的比较

文章来源：《OHM》

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