不同滾動軸承鋼的(de)微(wēi)剝落及磨損的(de)表征：硬度及熱處理(lǐ)的(de)風間影響

微(wēi)剝落或表面損傷是一種表面失效機(jī)制，常見于重載、非車現共形、滾–滑潤滑接觸的(de)現(xiàn)代機(jī)械部件(jiàn)(如軸承和店數(hé)齒輪)。這(zhè)種損傷由粗糙峰級别的(de)滾動接觸疲勞引起，其發生(shē信新ng)是由于滾動接觸時(shí)重複的(de)粗糙峰應力波動，可用在滾動表面上(shàng)形成的(工土de)無數微(wēi)裂紋及微(wēi)剝落來(lái)看海表征，一般發生(shēng)在油膜厚度不足以完全分開(kāi)這去滾動表面的(de)不良潤滑條件(jiàn)(低(dī)Λ值)下(xià)，載荷分别由粗糙峰–粗糙峰接做影觸和(hé)潤滑劑承受。因為(wèi)當前的(de)趨勢是使用更稀薄的(de和身)潤滑劑來(lái)最大限度地(dì)改善機(看銀jī)械部件(jiàn)的(de)效率，重點照照關注的(de)是了解微(wēi)剝落現(xiàn)象，設計亮飛(jì)更能抗微(wēi)剝落并承受更高(gāo)功率密度的(de)滾動表面。

現(xiàn)今已将微(wēi)剝落确認為(冷和wèi)一種表面接觸疲勞現(xiàn)象，其涉及輕微(wēi)磨損與粗好說糙峰疲勞之間(jiān)的(de)競争。通(tōng)過修正表面的(de)跑合或購道去(qù)除疲勞材料層，輕微(wēi)磨損可減少微(wēi場來)剝落坑的(de)形成。已證實：如抗磨、減摩、極壓類添加劑對(duì)增強或推遲微(wēi)歌討剝落的(de)形成具有(yǒu)重要作(zuò)務弟用。防止粗糙滾動表面磨損的(de)添加劑可增強微(wēi)剝落坑的(de)形成，文樂其一般維持高(gāo)的(de)表面粗糙度幅值，因而可維持高(gā照輛o)的(de)摩擦因數或增加摩擦因數，極大議筆增加了微(wēi)剝落的(de)風(fēng)險。相(xiàng)比之下(xià)筆湖，允許一定程度的(de)跑合磨損或減小(xiǎo)摩擦因數的(de)添加劑常減小(xiǎ國鐵o)微(wēi)剝落的(de)風(fēng)險。有(yǒu)關文(w家習én)獻重點探索了ZDDP抗磨添加劑的(de)作(zuò)用，其對(d好水uì)滑動摩擦有(yǒu)益，但(dàn)對(duì)滾動摩花區擦可能有(yǒu)害。最近(jìn)的(de)一項研究表明(mí秒子ng)：微(wēi)剝落的(de)程度更取決于跑合磨損的(de)國但程度，而非文(wén)獻[5]所述的(de)取決于最終形成的(de)摩擦膜的(de)快市厚度。在這(zhè)種情況下(xià)，充分的(de)跑合磨損會大大減小(xiǎo)微(暗討wēi)剝落的(de)風(fēng)險。

然而，在缺少添加劑的(de)情況下(xià)，其他通路(tā)因素(如運行工(gōng)況、鋼的(de)表面、冶金(jīn)性能)受到更多的(學視de)關注。假如Λ值非常低(dī)且缺少抗磨添加劑，則苛刻的(de)接觸條件(jiàn)一般會導緻更高(gā線司o)的(de)微(wēi)剝落甚至是磨損的(de)風(fēng)險。文(wé吃湖n)獻[13]認為(wèi)微(wēi)剝落的得鐵(de)起始及擴展主要受工(gōng)作(zuò)應力控制；文(wén)學作獻[14]認為(wèi)增加滑滾比會産生(shēng)長(cháng)的嗎去(de)滑動距離，從(cóng)而加速微(wēi)剝落。無論如何，在達到某個(gè)門檻值鄉飛前，輕微(wēi)磨損占主導地(dì)位并可減少微(wēi)剝落損傷。另外(wài)，一般認鐘小為(wèi)負滑動(較慢(màn)的(de)運動表面)對(duì農腦)微(wēi)剝落損傷的(de)發生(shēng)及微(wēi光水)剝落損傷的(de)程度有(yǒu)害，這(zhè)是由于增加了加壓工媽油效應，有(yǒu)助于打開(kāi)裂紋，盡管有(yǒu)些研究給出相章小(xiàng)反的(de)結論，即由于磨損較少，與負滑動相(xiàng)比，正滑動新日會使微(wēi)剝落損傷發展得更快。

除運行工(gōng)況外(wài)，重點研究了表筆視面形貌及材料的(de)作(zuò)用。研究顯示：表面粗糙度是微(wēi)剝落的(de)主導原因，粗糙–光(guāng)滑接觸對(duì)較跳房光(guāng)滑表面有(yǒu)害。在這(zhè)種情大金況下(xià)，粗糙表面誘發光(guāng)滑表面的(de)疲勞微(wēi)循環，因而促進花老微(wēi)剝落損傷。由另一表面粗糙度引起的(de)應力波動拍小一般僅發生(shēng)在光(guāng)滑表面。另外(wài)，粗糙峰相頻還(xiàng)對(duì)滾動方向的(de)取向對(duì)微(wēi)剝落的(de)程我學度有(yǒu)重要影響，與縱向粗糙峰相(xiàng)比，橫向粗姐有糙峰更有(yǒu)害；粗糙峰橫向列置誘發應力波動并加速微(wēi)剝落損傷。

另外(wài)重點考慮的(de)是鋼材及其性能(如硬度)。軸承及齒輪表面應具有(yǒu)足夠高(g雨費āo)的(de)硬度(58~66 HRC)以承受較高(gāo)的(de)Hertz接觸應市作力(>1 GPa)。滾動接觸疲勞壽命一般與硬度水(shuǐ)平成正比，從(cóng)章都Olver研究嚴重微(wēi)剝落損傷開(kāi)始，以前的(de)研究年腦表明(míng)：出現(xiàn)微(wēi)剝落損傷時(shí)，表面硬度起主要作(zuò)用。在這(zhè)種情況下(xià)，微(wē懂技i)剝落損傷是如此嚴重，以緻快速的(de)材料損失不是由于傳統磨損，而是由于照唱滾動接觸疲勞，其導緻高(gāo)的(de)磨損率，科愛最後是尺寸的(de)損失。當試樣的(de)硬度和姐軟于對(duì)偶件(jiàn)的(de)硬度時道服(shí)會加速嚴重微(wēi)剝落磨損，硬的(de)對(duì)偶件(jiàn)保持高(gāo錯可)的(de)塑性指數(在對(duì)偶件(jiàn)上(s討紅hàng)引起塑性變形的(de)能力)，進一步損傷軟的(de)試樣。在跳在考慮僅輕微(wēi)剝落損傷(即表面疲勞與輕微(wēi)磨損處于競争狀态)時(shí)，東妹Oila等的(de)研究表明(míng)較硬的(de)鋼表面導緻更早的大河(de)微(wēi)剝落起源，然而其擴展速率明友了(míng)顯慢(màn)于軟表面。最近(jìn)煙算，Vrcek 等開(kāi)發了一種用盤–盤布置來(lái)研究微(wēi)剝落及紙紙磨損性能的(de)方法，結果顯示：對(duì)于同樣處于較高(gāo)硬度水(shuǐ)平的(de)兩較硬表面，由于較小呢費(xiǎo)的(de)輕微(wēi)磨損而發生(shēng)最嚴重的(de)微(w看市ēi)剝落損傷。另外(wài)，假如粗糙的(de)對(duì)偶件紙了(jiàn)較軟，則硬度差完全可消除微(wēi)剝落損傷。然而，為(wè弟做i)了更深入了解硬度對(duì)表面損傷(即微(wēi)剝落及磨損現(xiàn)象)的(de船可)影響以便選擇材料及其熱處理(lǐ)，則需更進一步的(de)研究。

Aleks Vrcek等的(de)研究重點在于不良潤滑條件(jiàn)下(xià)表面損傷(即微(wēi)剝落及磨損損相區傷)中表面硬度差的(de)重要性。使用3種軸承鋼進行2種熱處理(lǐ)(即表面感應硬化(huà)(SIH)及全淬硬(微作TH))，重點突出應用SIH熱處理(lǐ)在表面及次表面區(qū)域引入有(長筆yǒu)益的(de)殘餘壓應力給零件(jiàn)的(de)疲勞帶來(lái)的(de男問)好(hǎo)處。結果建議(yì)：當發生(shēng)微(wēi)剝落時(shí)，在表面硬度水(shuǐ)妹拿平保持一緻的(de)情況下(xià)，選擇合适的(de件時)熱處理(lǐ)比選擇更好(hǎo)的(de)軸承鋼成分更為(wèi)重要。

Aleks Vrcek等在邊界潤滑條件(jiàn)下(xià)用盤-盤試書年驗布置表征不同鋼種的(de)表面損傷(即微(wēi)剝落及些我磨損)，由3種軸承鋼種制作(zuò)的(de)花我經SIH處理(lǐ)的(de)粗糙對(duì)偶件(jiàn)分别與TH慢睡處理(lǐ)的(de)G3及SIH處理(lǐ)的(de)短身G55鋼光(guāng)滑試樣接觸。基于試驗結關路果得出如下(xià)結論:

1)運動較快的(de)粗糙表面僅經受輕微(wēi)磨損及塑性變形，不管其相(xiàng)對(duì跳和)光(guāng)滑表面的(de)相(xiàng)對(duì)表面輛樹硬度值如何。然而，運動較慢(màn)的(de)光(guāng)滑表面經受不同的(討呢de)損傷模式，取決于試樣與對(duì)偶件(jiàn)的(d計唱e)表面硬度差。另外(wài)，對(duì)偶件(jiàn)的(湖玩de)材料對(duì)G3鋼試樣的(de)在西微(wēi)剝落或磨損無顯著影響，其僅取決于相(xiàng)對站光(duì)硬度。

2)對(duì)光(guāng)滑試樣，鑒别出3種主要表面損很笑傷模式狀态:假如試樣較硬，則僅發生(shēng)輕微(wēi)磨損；假如試樣與對(duì)偶件(船了jiàn)硬度相(xiàng)同，則微(wēi)剝落及輕微(wēi)磨損同時(sh要上í)存在；假如試樣較軟，則表面經受嚴重微(wēi)剝落磨損，比磨損率影匠可高(gāo)達前2種狀态的(de)50倍。

3)在類似的(de)硬度水(shuǐ)平下(xià人刀)，SIH處理(lǐ)的(de)G55試樣比TH處理(lǐ)的(de)G3試樣具有(yǒu)更吧秒好(hǎo)的(de)表面疲勞抗力。當硬度差約為(wèi)140 HV₁(G55)及30HV₁(G3)時(shí)發生(shēng)從(cóng)微(wēi)剝落向嚴重影來微(wēi)剝落磨損的(de)轉變。

4)為(wèi)了研究在不同硬度差下(xià)試驗時(shí)試樣表面下(xià)裂紋討得的(de)形貌及G55疲勞性能優于G3的(de)潛在原因，需信呢城進行進一步的(de)冶金(jīn)學測試。

（內(nèi)容為(wèi)節選，參考文(wén)獻略）

Micro-Pitting and We文來ar Characterization for Differen員裡t Rolling Bearing Steel:Effec吧相t of Hardness and Heat Treatments

來(lái)源：《Wear》,2020,458-459:2章靜03404.

作(zuò)者：Aleks Vrcek 等

翻譯：劉亞楓

校(xiào)對(duì)：劉光(guāng)

整理(lǐ)、排版：軸承雜(zá)志(zhì)社

（來(lái)源：軸承雜(zá)志(zh學老ì)社）