據(jù)有關數(shù)據(jù)顯示,40%的滾動軸承應用于汽車。近年來,隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和各方面對汽車性能要求的不斷提高,汽車軸承越來越小型輕量化、高速化和高效率化,使用條件越來越苛刻。軸承不僅要求低摩擦、耐磨性和耐久性的摩擦學特性,而且要求在高速、高載、高溫等條件下具有長的壽命、高的可靠性,并能實現(xiàn)免維修、環(huán)保和低成本等。
軸承的正常失效大致可分為疲勞剝落失效、精度喪失失效、振動噪聲超標失效,相應壽命為疲勞壽命、精度壽命及音質(zhì)壽命。除此之外的失效劃歸為非正常失效,如滾動軸承零件(套圈、滾動體)的斷裂、保持架的斷裂等等。其中,疲勞剝落失效為主要的失效形式,疲勞壽命也是目前軸承設計的主要依據(jù)。疲勞剝落按其起源部位可依次分為次表面起源型、表面起源型;按疲勞剝落發(fā)生前有無組織變化又可分為組織變化型和非組織變化型。
根據(jù)軸承的工況條件不同,其失效形式不同,所采用的材料及熱處理長壽命措施各不相同。
次表面起源型剝落的長壽命技術。對于易發(fā)生次表面起源型剝落的軸承,其壽命主要取決于材料中夾雜物的類型、數(shù)量和尺寸。其中氧化物型和Ti非金屬夾雜物是有害的,它們會縮短軸承壽命,尤其是粗大的硬脆夾雜物對接觸疲勞的壽命影響最大,夾雜物尺寸越大,與基體的硬度差別越大,其危害越大。因此,為了有效減少非金屬夾雜物含量,最有效的方法是通過鋼包精煉和真空脫氣,減低鋼中氧和Ti含量。
表面起源型剝落的長壽命技術。表面起源型剝落主要發(fā)生在潤滑油膜形成不充分或潤滑劑污染的條件下,如變速系統(tǒng)軸承、輪轂軸承等。有效的方法是改善潤滑條件,使表面起源型剝落轉換為壽命較長的次表面起源型剝落。在上述措施受限的情況下,只能從材料及熱處理方面采取措施,實現(xiàn)長壽命化。一方面可以通過合金化提高基體強度或通過表面覆膜材料提高表面硬度,另一方面是通過調(diào)整合金成分或進行特殊的淬回火熱處理或嚴格控制滲碳或碳氮共滲處理以增加殘余奧氏體的含量,提高殘余奧氏體的穩(wěn)定性。
3)組織變化型剝落的長壽命技術。提高準高溫工作條件下軸承壽命的有效而廉價的途徑是在GCr15的成分基礎上適當提高Cr、Si、Mo等阻止碳擴散的元素含量,以阻止白色腐蝕區(qū)的形成,來提高高溫性能。(余冶)