日本軸承鋼研發動態

軸承鋼

滾動軸承鋼在汽車和各種產業機械中的作用是使旋轉運動順暢化，減少動力損失。由于軸承經常在惡劣的環境下工作所以軸承的原材料軸承鋼是特殊鋼中質量要求較嚴格的鋼類之一。對軸承鋼的要求有高硬度、保證高的靜態、動態強度和具備高韌性的微觀組織、減少作為滾動疲勞源的內部缺陷等。此外，在軸承長期使用中，在各種應力作用下不發生組織變化和尺寸變化也很重要。

軸承鋼中使用較多的是JIS SUJ2為賭注高碳鉻軸承鋼，有一些類型的軸承也使用滲碳鋼和高頻淬火的中碳鋼，但在高超上說到軸承鋼一般就是指高碳鉻軸承鋼。

高碳鉻軸承鋼的發展變化

高碳鉻軸承鋼作為特殊鋼在JIS G 4805（2008）中有4個鋼號：SUJ2-SUJ5。由于各個鋼號的淬透性不同，分別用于不同規格的軸承，其中占產量90%以上的是SUJ2，雖然其成分系列比較簡單為1%C-1.5%Cr，但可以滿足軸承的各種特性要求，而且還具有使生產穩定高效的優點。所以，1%C-1.5%Cr軸承鋼在歐洲開發后的長達一個世紀的時間內基本成分沒有變化，一直延用至今。

當然，在這期間軸承鋼的質量有了很大進步。在20世紀50年代末，人們知道了軸承的使用壽命受鋼中氧化物等非金屬夾雜物的影響很大。于是將鋼中的含氧量作為軸承鋼的質量指標，努力提高鋼的潔凈度。從有關數據可知，由于真空脫氣等精煉設備的使用和操作條件的改善，使軸承鋼的滾動疲勞壽命大大提高，滾動疲勞壽命可達非脫氣鋼的幾十倍。

近年來，隨著對環境問題的日益關注，提高汽車燃料效率成為比過去任何時候都重要的問題。機械設備整體的小型輕量化對提高燃料效率有很大作用，因此軸承部件的小型輕量化就是必然的趨勢。為此，對更高潔凈度的軸承鋼進行了開發，在低含氧量的基本上，對非金屬夾雜物的組成、形態和分布進行了控制。

在高呇凈度軸承鋼開發的同時，鋼的潔凈度評價方法也有所發展。采用傳統的JIS評價方法（JIS G 0555-2003）和ASTM評價方法（ASTM E45-05）已經不能對當今的軸承鋼進行優劣評價。利用光學顯微鏡觀測和極值統計相結合的方法得出的規定面積內較大非金屬夾雜物尺寸預測值不僅可以作為潔凈度的指標，還可以作為判斷疲勞壽命的一個指標。2008年在ASTM標準中也規定了用極值統計法預測非金屬夾雜物較大尺寸的方法（ASTM E 2283-08）。由于導致突發性短壽命事故的大型非金屬夾雜物在鋼中存在的數量極少，所以用光學顯微鏡很難發現。在這種情況下，采用可進行大體積檢測的超聲波探傷法是有效的。此外，適用于要求更高可靠性軸承的檢測方法正在研發中。

高碳鉻軸承鋼的發展方向

今年軸承鋼的使用環境會有很大變化，對軸承鋼的要求會出現兩極分化的現象，即需求高可靠性的軸承鋼和需求價格低廉的軸承鋼。在高可靠性軸承鋼方面，要進一步采取措施提高以非金屬夾雜物為指標的疲勞壽命，為此，目前利用較新的觀察分析設備和較新的實驗方法又重新進行滾動疲勞機理的基礎性研究，通過與軸承用戶的共同研究，在新理念的基礎上，將會開發出環保型、具有國際競爭力的新型軸承鋼。