日本轴承钢研发动态

轴承钢

滚动轴承钢在汽车和各种产业机械中的作用是使旋转运动顺畅化，减少动力损失。由于轴承经常在恶劣的环境下工作所以轴承的原材料轴承钢是特殊钢中质量要求较严格的钢类之一。对轴承钢的要求有高硬度、保证高的静态、动态强度和具备高韧性的微观组织、减少作为滚动疲劳源的内部缺陷等。此外，在轴承长期使用中，在各种应力作用下不发生组织变化和尺寸变化也很重要。

轴承钢中使用较多的是JIS SUJ2为赌注高碳铬轴承钢，有一些类型的轴承也使用渗碳钢和高频淬火的中碳钢，但在高超上说到轴承钢一般就是指高碳铬轴承钢。

高碳铬轴承钢的发展变化

高碳铬轴承钢作为特殊钢在JIS G 4805（2008）中有4个钢号：SUJ2-SUJ5。由于各个钢号的淬透性不同，分别用于不同规格的轴承，其中占产量90%以上的是SUJ2，虽然其成分系列比较简单为1%C-1.5%Cr，但可以满足轴承的各种特性要求，而且还具有使生产稳定高效的优点。所以，1%C-1.5%Cr轴承钢在欧洲开发后的长达一个世纪的时间内基本成分没有变化，一直延用至今。

当然，在这期间轴承钢的质量有了很大进步。在20世纪50年代末，人们知道了轴承的使用寿命受钢中氧化物等非金属夹杂物的影响很大。于是将钢中的含氧量作为轴承钢的质量指标，努力提高钢的洁净度。从有关数据可知，由于真空脱气等精炼设备的使用和操作条件的改善，使轴承钢的滚动疲劳寿命大大提高，滚动疲劳寿命可达非脱气钢的几十倍。

近年来，随着对环境问题的日益关注，提高汽车燃料效率成为比过去任何时候都重要的问题。机械设备整体的小型轻量化对提高燃料效率有很大作用，因此轴承部件的小型轻量化就是必然的趋势。为此，对更高洁净度的轴承钢进行了开发，在低含氧量的基本上，对非金属夹杂物的组成、形态和分布进行了控制。

在高呇净度轴承钢开发的同时，钢的洁净度评价方法也有所发展。采用传统的JIS评价方法（JIS G 0555-2003）和ASTM评价方法（ASTM E45-05）已经不能对当今的轴承钢进行优劣评价。利用光学显微镜观测和极值统计相结合的方法得出的规定面积内较大非金属夹杂物尺寸预测值不仅可以作为洁净度的指标，还可以作为判断疲劳寿命的一个指标。2008年在ASTM标准中也规定了用极值统计法预测非金属夹杂物较大尺寸的方法（ASTM E 2283-08）。由于导致突发性短寿命事故的大型非金属夹杂物在钢中存在的数量极少，所以用光学显微镜很难发现。在这种情况下，采用可进行大体积检测的超声波探伤法是有效的。此外，适用于要求更高可靠性轴承的检测方法正在研发中。

高碳铬轴承钢的发展方向

今年轴承钢的使用环境会有很大变化，对轴承钢的要求会出现两极分化的现象，即需求高可靠性的轴承钢和需求价格低廉的轴承钢。在高可靠性轴承钢方面，要进一步采取措施提高以非金属夹杂物为指标的疲劳寿命，为此，目前利用较新的观察分析设备和较新的实验方法又重新进行滚动疲劳机理的基础性研究，通过与轴承用户的共同研究，在新理念的基础上，将会开发出环保型、具有国际竞争力的新型轴承钢。