日本滚珠轴承用钢开发

zj2635

滚珠轴承主要采用的是SUJ2为代表的高碳铬轴承钢。在日本国内主要用于汽车发动机副机、传动系统(变速器、差动装置)和车轮总成。在这些用途中，由于汽车小型化和轻量化的要求，作为汽车部件的轴承本身也出现了小尺寸和材料减薄的趋势。此外，原来使用的耐高负荷的滚柱轴承，现在也改为使用驱动力传递的滚珠轴承。在这样的轴承类型的变化中，决定轴承寿命的基本额定动负荷(保证轴承转动100万次的负荷)会下降，在同样条件下使用时，轴承的计算寿命会减少。为了对这种寿命下降进行补救，除了提高轴承钢自身的寿命，没有其他办法。众所周知，提高在正常环境下使用的轴承寿命的有效方法是减少作为转动疲劳断裂源的钢材非金属夹杂物。用光学显微镜检查和极值统计法相结合的方法得到的规定面积内最大夹杂物的尺寸是判断轴承寿命的重要指标。但是，在该图中也可以发现，即使夹杂物大小相同，寿命却有一个数量级的差异，因此，与过去只把非金属夹杂物的大小作为轴承寿命指标不同，在当今对长寿化提出严格要求的情况下，就提出了修正轴承寿命指标的问题。另一方面，为了进一步减小夹杂物的大小，需要增加精炼和再熔炼等附加工艺，这也不符合当前的经济形势的要求。以非金属夹杂物为起点的剥离现象是经常看到的现象，这是一个重要的研究课题。

  h. m; A$ p& e* A* ^9 B$ W* N  ~这种现象与许多因素有关，要通过实验和观察正确阐明其机理是很困难的。在这种情况下，目前，日本新能源·产业技术综合开发机构(NEDD，独立法人)主持的产学联合项目(项日计划时间；2007～2011年)，正在对剥离问题进行基础性的研究。该研究的特点是，着重于采用计算机模拟技术和最新的观察设备；进行可视化研究。因此很有可能会在新思路的基础上，创新提出合理的轴承长寿化方法。重点说明:决定轴承寿命的材料初期缺陷大小，准确地说并不是非金属夹杂物大小本身，而是非金属夹杂物周围形成的疲劳损伤区引起的全寿命最初期形成的包围夹杂物的裂纹长度。虽然目前该模型还是暂时的，但可以预计，该模型的完成将会提出关于轴承寿命的非金属夹杂物控制的新指标并使改进的寿命检查方法达到实用化的程度。
8 g: Y& P% `7 h& b/ M" \$ H' f
此外，在轴承方面，不以非金属夹杂物为起点的早期剥离现象也突出起来。有关报告指出典型的剥离现象发生在交流发电机轴承和汽车无极变速器(CTV)输送皮带的皮带轮轴承。这种现象真实地反映了当前汽车部件结构的变化，轴承小型化、厚度减薄和结构方面不可避免的润滑变化引发了这类剥离现象的发生。对这类剥离现象机制的解释是一个难题，但最近采用了将氢的作用和金属大应变加工现象进行对比的方法，对该机制的理解有了进展。采用高铬的轴承材料并与轴承设计和润滑对策相结合，开发出耐这类剥离现象的轴承，目前已经商品化。
8 h! i6 Q" V$ W* R# @$ ]
1 p4 L* p( f  W: A轿车车轮轴承中，除一部分滚柱轴承，基本上属于滚珠轴承范畴，这类轴承的制造方法和轴承性能都形成了固有技术。但是，出现了轴承组合件的更新换代现象，其第1代～第3代轴承组合件产品已经商品化。第2代、第3代的带法兰的轨道轮采用的材料是以S53C为主的高频淬火硬化处理中碳钢。轴承组合件的使用减少了车轮总成的部件数目，目前，为提高转动疲劳寿命和法兰非硬化部强度，正在进行轴承小型化和轻量化的研究。已经公开的开发出的新技术有:利用非调制钢合金化技术添加微量钛改善锻造组织的方法和利用塑性成型加工技术进行高强度化的方法。

3 p1 M2 W* B7 ?（来源：世界金属导报）