如何降低轴承钢中的拉应力，提高轴承疲劳寿命？

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如何降低轴承钢中的拉应力，提高轴承疲劳寿命？

yc771125

有赖于材料专家和轴承制造方面的专家解答了。

我仅知道：
1。轴承材料一般经过常时间自然时效（主要是大轴承，一如机床本题）；在热处理后，也有经过回火来达到降低内引力的目的。
2。全淬透钢表面一般是拉应力，渗碳钢表面一般是压应力。因而后者裂纹扩展的趋势要低。
; y9 W" |0 H. T  l3。轴承主要考虑疲劳寿命，与之相关的材料性能有：钢材纯净度、表面硬度。因而我还没听过内部拉应力与轴承寿命的的相关性研究（也许存在。也未可知）。
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; s# F. d  i/ y; ?. s8 q9 N' z以上。

leozh522

拉应力与轴承的疲劳寿命有非常紧密的联系。

当轴承在工作状态时，要承受外来的交变负荷。由于轴承内部拉应力的作用，会在轴承承受外来负荷的作用点上形成疲劳薄弱区域，如果轴承材料正好在此区域有杂质，或者内部拉应力过大的话，就会形成疲劳剥落点，最终影响到轴承的疲劳寿命。因此，轴承内部的拉应力应尽可能小，最好在轴承内部形成压应力，轴承内部的压应力对于提高轴承的疲劳寿命是有好处的。
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2 q! F* K( ~4 o1 |锻造、车加工等工序都会增加轴承内部的拉应力，消除拉应力最好是在热处理工序进行，回火、时效处理都可以消减，其中，正常工序是回火处理，如果想进一步消减，就选择时效处理。
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压应力比较难以形成，可以通过两个特殊工艺来增加轴承内部的压应力。一个是冷碾成型，一个是热处理后的喷丸处理，这样处理后的轴承，疲劳寿命会有所增加。

yc771125

用google搜索了一下抛丸的原理，几个帖子说能起到改变表面拉应力为压应力的目的。
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' g6 ?5 N3 B$ U; F6 i: H1 d但据我所知，在轴承加工工艺中，有光整工艺（不用金属和圆形颗粒），原理尚不了解。
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- q9 e' ^- o* E& E- c4 l/ g至于冷碾，较之锻造、热成型，应用还不广。可能是设备投入的问题。
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以上。

leozh522

喷丸一般在热处理（淬火＋回火）后，其本来作用是为了消除热处理过程中出现的氧化皮，也就是俗称的光饰加工。这种光饰加工有三种加工形式：串桶串光、振动研磨机串光，以及喷丸抛光。其中，喷丸处理的成本最高，但质量最好。喷丸的原理是将小钢球（钢丸）喷射在轴承零件表面，通过撞击去除零件表面的氧化皮，从而达到光饰的作用。同时，由于零件表面均匀受到了钢丸的撞击，所以就会在零件表面形成压应力，轴承的抗疲劳强度也随之提高。
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至于冷碾，目前用于摩托车、汽车等涉及到人身安全的关键部件轴承，都要用冷碾件。冷碾产品有个最大的优势是，如果毛坯件有锻造、材料裂纹，在冷碾过程中裂纹会扩大，严重的会发生断裂。大家都知道，对于轴承而言，裂纹是个关键项目，但也是最难通过检验发现的项目。通过冷碾可以完全杜绝有裂纹的毛坯件。另外，冷碾还有节约材料，在轴承内部的材料流向可以形成闭环（这样可以大大提高材料的抗疲劳寿命），零件表面无尖锐点等诸多优点，可以说，如果要上轴承的档次，冷碾加工是一个不可或缺的评价指标。

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轴承零件工作表面和心部在状态、结构和性能要求方面是有较大的差别的，而整体热处理往往使二着不能兼顾，材料的潜力也得不到充分发挥。应用材料表面强化技术不仅可以较好地解决表面和心部在结构和要求方面的差异，而且还可以进一步使表面获得某些特殊的工作性能，以满足在特定条件下工作的轴承对工作表面性能的要求。这在现代化科学技术发展中是非常有意义的。传统的表面强化方法，工艺上属于热处理的范畴。而近代发展起来的激光、电子束、离子束等表面强化方法，不仅将一些高新技术应用于材料的表面强化，而且在工艺上已经超出了传统的热处理范畴，形成了新的技术领域。因此现在的表面强化技术可以从不同的角度形成多种分类方法，按表层强化技术的物理化学过程进行分类，大致可分为五大类：表面变形强化、表面热处理强化、化学热处理强化、表面冶金强化、表面薄膜强化。
5 X' |4 @9 Y1 [% V9 B* O1.表面变形强化
# _% |: }( @% @" d) {0 X通过机械的方法使金属表面层发生塑性变形，从而形成高硬度和高强度的硬化层，这种表面强化方法称为表面变形强化，也称为加工硬化。包括喷丸、喷砂、冷挤压、滚压、冷碾和冲击、爆炸冲击强化等。这些方法的特点是：强化层位错密度增高，亚晶结构细化，从而使其硬度和强度提高，表面粗糙度值减小，能显著提高零件的表面疲劳强度和降低疲劳缺口的敏感性。这种强化方法工艺简单、效果显著，硬化层和基体之间不存在明显的界限，结构连贯，不易在使用中脱落。其多数方法已在轴承工业中得到应用：滚动体的表面撞击强化就是这类方法的应用，精密碾压已成为新的套圈加工和强化方法。
2.表面热处理强化
利用固态相变，通过快速加热的方法对零件的表面层进行淬火处理称为表面热处理，俗称表面淬火。包括火焰加热淬火、高（中）频感应加热淬火、激光加热或电子束加热淬火等。这些方法的特点是：表面局部加热淬火，工件变形小；加热速度快，生产效率高；加热时间短，表面氧化脱碳很轻微。
0 [, ^" m! k5 b$ g该方法特别是对提高承受一定冲击载荷的大型和特大型轴承零件的耐磨性和疲劳强度效果显著。
/ C: V6 m1 b( _8 S2 z' a# v; g（待续）