熱處理技術(高濃度氮化)

理論和試驗已經證明，碳氮共滲處理對軸承的長壽命化有效，特別是對潤滑劑中混入硬質異物時對延長壽命更有效。因此，為了使軸承壽命更長，需要開發更高表面濃度的熱處理技術。

GCr15的普通淬火件和高濃度氮化件的碳和氧的分布如圖1所示。在高濃度氮化件的表面含有0.4%以上的氮。潤滑劑中混入硬質異物時形成壓痕，人工壓痕壽命試驗結果如圖2所示。

圖1 碳、氮分布

圖2 人工壓痕壽命試驗結果

壽命評價技術

通過提高軸承用鋼的潔凈度，軸承材料壽命延長，壽命評價時間也延長。為此，需要開發可在短時間內進行壽命評價的試驗機。在軸承發生內部起源型剝落前，首先發生開裂的初期階段是表層上反復作用著交變剪切應力的過程。因此，在掌握軸承內部起源型剝落壽命時，評價剪切疲勞特性很重要。以前的試驗機不能適應賦予高速剪切應力的要求，NTN開發了在短時間內評價剪切疲勞特性的超聲波扭轉疲勞試驗機（圖3）。

圖3 超聲波扭轉疲勞試驗機示意圖

超聲波扭轉疲勞試驗機主要由扭轉振動變換器(激振頻率為(20 000±500)Hz)、放大器、扭轉振動放大變幅桿等組成。采用本試驗機評價高碳鉻軸承鋼SUJ2、結構碳鋼S53C、高溫滲碳鋼M50NiL的結果如圖4所示。根據時間強度、疲勞極限來評價，那么S53CZ低，M50NiLZ高。

圖4 超聲波扭轉疲勞試驗結果

在剪切應力振幅為700 MPa時，由疲勞壽命(破壞概率5% )和滾動疲勞壽命試驗得到的L50(剝落概率50%)之間成線性關系（圖5）。

圖5 超聲波扭轉疲勞試驗結果與滾動疲勞試驗結果的比較

來源：《OHM》