軸承鋼

滾動(dòng)軸承鋼在汽車和各種產(chǎn)業(yè)機(jī)械中的作用是使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)順暢化，減少動(dòng)力損失。由于軸承經(jīng)常在惡劣的環(huán)境下工作所以軸承的原材料軸承鋼是特殊鋼中質(zhì)量要求較嚴(yán)格的鋼類之一。對(duì)軸承鋼的要求有高硬度、保證高的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)強(qiáng)度和具備高韌性的微觀組織、減少作為滾動(dòng)疲勞源的內(nèi)部缺陷等。此外，在軸承長(zhǎng)期使用中，在各種應(yīng)力作用下不發(fā)生組織變化和尺寸變化也很重要。

軸承鋼中使用較多的是JIS SUJ2為賭注高碳鉻軸承鋼，有一些類型的軸承也使用滲碳鋼和高頻淬火的中碳鋼，但在高超上說(shuō)到軸承鋼一般就是指高碳鉻軸承鋼。

高碳鉻軸承鋼的發(fā)展變化

高碳鉻軸承鋼作為特殊鋼在JIS G 4805（2008）中有4個(gè)鋼號(hào)：SUJ2-SUJ5。由于各個(gè)鋼號(hào)的淬透性不同，分別用于不同規(guī)格的軸承，其中占產(chǎn)量90%以上的是SUJ2，雖然其成分系列比較簡(jiǎn)單為1%C-1.5%Cr，但可以滿足軸承的各種特性要求，而且還具有使生產(chǎn)穩(wěn)定高效的優(yōu)點(diǎn)。所以，1%C-1.5%Cr軸承鋼在歐洲開發(fā)后的長(zhǎng)達(dá)一個(gè)世紀(jì)的時(shí)間內(nèi)基本成分沒有變化，一直延用至今。

當(dāng)然，在這期間軸承鋼的質(zhì)量有了很大進(jìn)步。在20世紀(jì)50年代末，人們知道了軸承的使用壽命受鋼中氧化物等非金屬夾雜物的影響很大。于是將鋼中的含氧量作為軸承鋼的質(zhì)量指標(biāo)，努力提高鋼的潔凈度。從有關(guān)數(shù)據(jù)可知，由于真空脫氣等精煉設(shè)備的使用和操作條件的改善，使軸承鋼的滾動(dòng)疲勞壽命大大提高，滾動(dòng)疲勞壽命可達(dá)非脫氣鋼的幾十倍。

近年來(lái)，隨著對(duì)環(huán)境問題的日益關(guān)注，提高汽車燃料效率成為比過(guò)去任何時(shí)候都重要的問題。機(jī)械設(shè)備整體的小型輕量化對(duì)提高燃料效率有很大作用，因此軸承部件的小型輕量化就是必然的趨勢(shì)。為此，對(duì)更高潔凈度的軸承鋼進(jìn)行了開發(fā)，在低含氧量的基本上，對(duì)非金屬夾雜物的組成、形態(tài)和分布進(jìn)行了控制。

在高呇凈度軸承鋼開發(fā)的同時(shí)，鋼的潔凈度評(píng)價(jià)方法也有所發(fā)展。采用傳統(tǒng)的JIS評(píng)價(jià)方法（JIS G 0555-2003）和ASTM評(píng)價(jià)方法（ASTM E45-05）已經(jīng)不能對(duì)當(dāng)今的軸承鋼進(jìn)行優(yōu)劣評(píng)價(jià)。利用光學(xué)顯微鏡觀測(cè)和極值統(tǒng)計(jì)相結(jié)合的方法得出的規(guī)定面積內(nèi)較大非金屬夾雜物尺寸預(yù)測(cè)值不僅可以作為潔凈度的指標(biāo)，還可以作為判斷疲勞壽命的一個(gè)指標(biāo)。2008年在ASTM標(biāo)準(zhǔn)中也規(guī)定了用極值統(tǒng)計(jì)法預(yù)測(cè)非金屬夾雜物較大尺寸的方法（ASTM E 2283-08）。由于導(dǎo)致突發(fā)性短壽命事故的大型非金屬夾雜物在鋼中存在的數(shù)量極少，所以用光學(xué)顯微鏡很難發(fā)現(xiàn)。在這種情況下，采用可進(jìn)行大體積檢測(cè)的超聲波探傷法是有效的。此外，適用于要求更高可靠性軸承的檢測(cè)方法正在研發(fā)中。

高碳鉻軸承鋼的發(fā)展方向

今年軸承鋼的使用環(huán)境會(huì)有很大變化，對(duì)軸承鋼的要求會(huì)出現(xiàn)兩極分化的現(xiàn)象，即需求高可靠性的軸承鋼和需求價(jià)格低廉的軸承鋼。在高可靠性軸承鋼方面，要進(jìn)一步采取措施提高以非金屬夾雜物為指標(biāo)的疲勞壽命，為此，目前利用較新的觀察分析設(shè)備和較新的實(shí)驗(yàn)方法又重新進(jìn)行滾動(dòng)疲勞機(jī)理的基礎(chǔ)性研究，通過(guò)與軸承用戶的共同研究，在新理念的基礎(chǔ)上，將會(huì)開發(fā)出環(huán)保型、具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的新型軸承鋼。