汽车轴承的材料及热处理长寿命技术

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1、学兔兔www.xuetutu.com!兰墨QQQ=三2鱼轴承2010年9期Bearing2010，No．95l一55CN4l一1148／TH．．I专题综述汽车轴承的材料及热处理长寿命技术刘耀中，张松(1．洛阳轴承研究所有限公司，河南洛阳471039；2．常州光洋轴承有限公司，江苏常州213002)摘要：介绍了汽车轴承疲劳剥落失效的几种形式及其形成原因，针对各自的成因，又介绍了所采用的材料和热处理长寿命技术。关键词：汽车轴承；长寿命；材料；热处理；剥落；中图分类号：TH133．33；TG162．71文献标志码：B文章编号：1000—3762(2010)09

2、—0051—05据有关资料统计，40％的滚动轴承应用于汽高，尺寸越大，越易成为疲劳源，其相应的疲劳寿车。近年来，随着汽车工业的发展和各方面对汽命越短。次表面起源型剥落为正常剥落，其轴承车性能要求的不断提高，汽车轴承越来越小型轻的疲劳寿命一般较长。量化、高速化和高效率化，使用条件越来越苛刻。1．2表面起源型剥落轴承不仅要求低摩擦、耐磨性和耐久性的摩擦学在润滑不良的情况下，滚动体和套圈之间发特性，而且要求在高速、高载、高温等条件下具有生金属的直接接触，滑动摩擦增大，使疲劳源由次长的寿命、高的可靠性，并能实现免维修化、环保表面移向表面，随后疲劳裂纹向内扩展，形

3、成剥和低成本等。为了满足这些要求，从轴承材料及落。表面存在各种缺陷，如暴露于表面的粗大夹热处理、设计、润滑等方面进行了大量的探讨。杂物或碳化物，可直接以这些缺陷为疲劳源，形成其中NSK公司开展的工作尤为突出。文中以剥落。表面起源型剥落更常见的情形是润滑剂中NSK公司的技术研究为主题，从材料及热处理方存在外来污染颗粒或传动件产生的磨粒等，即所面，对国外相关技术的发展动态进行综述，以期谓的污染润滑。在污染润滑条件下，润滑剂中的有所借鉴。污染颗粒被辗人接触区，在套圈或滚动体的滚动接触面上形成压痕，在压痕边沿造成高的应力集中或1轴承的失效形式裂纹，成为疲劳源。其

4、剥落过程如图1所示]。在轴承的正常失效大致可分为疲劳剥落失效、这种剥落形式下，轴承的疲劳寿命较短。精度丧失失效、振动噪声超标失效，相应寿命为(1)异物进入(2)在滚动表面形成压痕疲劳寿命、精度寿命及音质寿命。除此之外的失效划归为非正常失效，如滚动轴承零件(套圈、滚动体)的断裂、保持架的断裂等等。其中，疲劳剥落失效为最主要的失效形式，疲劳寿命也是目前(5)剥落产生轴承设计的主要依据。疲劳剥落按其起源部位可分为次表面起源型、表面起源型；按疲劳剥落萋‘发生前有无组织变化又可分为组织变化型和非应力位置■●■■-组织变化型。图1污染润滑条件下的疲劳剥落过程1．1次

5、表面起源型剥落1．3组织变化型剥落在良好的洁净润滑条件下，受高的滚动接触近年来，随着轴承使用条件的恶化，汽车辅机压力作用，位于接触表面下一定深度的最大剪应轴承，如发电机轴承、皮带轮轴承等，使用常规材力处，形成疲劳源(或微裂纹)，裂纹随后向表面扩料并经常规的热处理后，轴承的疲劳剥落寿命明展形成剥落。位于该区域的高硬度夹杂物(氧化显降低。分析表明，虽然剥落起源于次表面，但在物)或粗大的碳化物由于和基体的变形不协调，而剥落发生前，其组织发生了变化。通过详细的观优先成为疲劳剥落的发源地。夹杂物的硬度越察发现：其组织变化又分为两种类型。学兔兔www.xuetutu

6、.com·52·《轴承}2010．No．91．3．1常规型组织变化黏度，使润滑状态劣化，并且水分解产生氢原子，GCrl5钢制轴承在准高温(100～200℃)及接引发氢致脆性剥落；有的研究认为，水削弱了滚动触应力作用下，接触表面下出现白色腐蚀区(White表面金属的强度，在表面的非金属夹杂物处形成EtchingArea，WEA)或白色条带，具有一定的方向疲劳源，并沿原奥氏体晶界向内扩展，为表面起源性(图2)，其为低硬度的铁素体区，该区内粒状碳型剥落，与氢引起的白色组织次表面剥落不同，机化物消失，并在邻近区域析出针状(或网状)碳化理见图5F3]物，成为黑色腐

7、蚀区(DarkEtchingArea，DEA)，当该区存在夹杂物时，白色区域可呈以夹杂物对称分布的蝴蝶状。一般，白色区域分布于原奥氏体晶粒内。白亮区成为后来的疲劳源。其形成机制0．3rim1是高温及应力作用下，碳原子的扩散能力提高，马(aJ显微组织变化(b)白色组织(c)白色组织与晶界氏体发生回火，硬度降低。轴承寿命仅为常温下寿命的1／10左右。同时，耐磨性及尺寸精度和配合间隙变差，甚至发生轴承卡死。滚动方向■图3特异型组织变化剥落鬻豁麓一应力与热滚动接触引起的交变应力和热(a)显微组织变化(b)WEA【c)wEA与品界嘲图2常规型组织变化剥落CHH生氢

8、原子／离子1．3．2特异型组织变化二二]二二另一类组织变化如图3所示。白色组织及