軸承鋼的接觸疲勞性能研究＊

高勝利，王光宏，屈盛官

（1.太原電力高等專科學校，山西 太原 030013；2.華南理工大學 機械與汽車工程學院，廣東 廣州 510640）

0 引言

軸承的精度、性能、壽命和可靠性對主機（如航空發動機）的精度、性能和可靠性起著決定性的作用［1－4］。軸承的研發涉及材料、油脂及潤滑、制造、設計、軸承制造裝備、檢測與試驗等一系列技術難題，還涉及接觸力學、潤滑理論、摩擦學、疲勞與破壞、熱處理與材料組織等基礎研究和交叉學科。本文主要從材料切入，以最常用的軸承鋼GCr15為研究對象，在試驗的基礎上對比國產GCr15鋼、美國AISI52100鋼和日本SUJ2鋼的接觸疲勞磨損性能，以發現常用國產軸承鋼與進口軸承鋼的優劣，并分析其原因，為我國軸承尤其是高端軸承的研發提供參考和依據。

1 試驗過程

1.1 材料制備

本文選用材料為國產GCr15、美國AISI52100、日本SUJ2等常用軸承鋼，以下分別將其命名為G1、A2、S3鋼。對試驗鋼基體材料取Φ10 mm×140 mm疲勞性能檢測試棒、Φ5 mm×65 mm拉伸標準樣、10 mm×10 mm×55 mm的沖擊試樣（U型缺口）以及隨爐試樣若干，經860℃×30 min油淬和160℃×2 h低溫回火處理。在各鋼毛坯中取3個試樣，經860℃×30 min油淬處理后研磨拋光，用來評定軸承鋼中所含的夾雜物。

1.2 試驗方法

各軸承鋼的化學成分采用ARL4460直讀光譜儀檢測，每個試樣打3個點。同時，對各軸承鋼的沖擊韌性、拉伸、硬度等力學性能進行檢測。接觸疲勞性能試驗在球－棒試驗機上進行，試驗中每根試驗鋼棒進行10次重復試驗，且試驗條件均相同：濕度為60%～70%，溫度為室溫，試驗載荷均為3 920 N，即赫茲接觸應力為8.48 GPa，試驗時機器轉速為1 800 r／min，每小時鋼球與試驗鋼棒接觸2.49×105次［5，6］，潤滑劑為長城牌7008號通用航空潤滑脂。……