大量的應用實踐和壽命試驗都表明，軸承失效(xiao)多為(wei)接觸表(biao)面疲勞。GB/T 24611—2020/ISO15243:2017將疲勞(lao)列在軸承六種常見(jian)失效(xiao)模式(shi)之首，被列在第六位的斷裂在形成過程中也因有疲勞的原因，被稱為疲勞斷裂。典型的疲勞失效分為次表面起源型和表面起源型。

一、次(ci)表面起源型(xing)疲(pi)勞

滾動(dong)接觸最(zui)大接觸應力發(fa)生(sheng)在(zai)表面(mian)(mian)下(xia)一定(ding)深度的(de)(de)某(mou)處(chu)，在(zai)交(jiao)變應力的(de)(de)反復作用下(xia)，在(zai)該(gai)處(chu)形(xing)(xing)成(cheng)疲(pi)勞源(yuan)（微裂紋(wen)）。裂紋(wen)源(yuan)在(zai)循環應力下(xia)逐步(bu)向表面(mian)(mian)擴展，形(xing)(xing)成(cheng)開(kai)放式的(de)(de)片狀裂縫，進而(er)被撕裂為片狀顆(ke)粒從(cong)表面(mian)(mian)剝落，產生(sheng)麻點、凹坑(keng)。如該(gai)處(chu)軸(zhou)承鋼存在(zai)某(mou)種薄(bo)弱點、或缺(que)陷（常見(jian)的(de)(de)如非金屬夾(jia)雜(za)物、氣(qi)隙、粗大碳化物的(de)(de)晶界面(mian)(mian)），將加(jia)速疲(pi)勞源(yuan)的(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)和(he)疲(pi)勞裂紋(wen)的(de)(de)擴展，大大降(jiang)低疲(pi)勞壽命(ming)。

深(shen)溝(gou)球軸(zhou)承旋轉(zhuan)內圈(quan)上的次表面起源型剝落

二、表面起源(yuan)型疲勞

接觸表面(mian)處有損(sun)(sun)傷(shang)，這些損(sun)(sun)傷(shang)可(ke)(ke)能(neng)是原始(shi)的(de)，即制造過程中(zhong)形成(cheng)的(de)劃傷(shang)、碰痕，也可(ke)(ke)能(neng)是使用中(zhong)產生的(de)，如(ru)潤滑劑(ji)中(zhong)的(de)硬顆粒，軸承(cheng)零件(jian)相對運動產生的(de)微(wei)(wei)小擦傷(shang)；損(sun)(sun)傷(shang)處可(ke)(ke)能(neng)存在潤滑不良，如(ru)潤滑劑(ji)貧乏，潤滑劑(ji)失效；不良的(de)潤滑狀態加劇滾動體與(yu)(yu)滾道之間(jian)的(de)相對滑動，導(dao)致表面(mian)損(sun)(sun)傷(shang)處的(de)微(wei)(wei)凸(tu)體根部產生顯微(wei)(wei)裂(lie)紋；裂(lie)紋擴展導(dao)致微(wei)(wei)凸(tu)體脫落(luo)(luo)，或形成(cheng)片(pian)狀剝落(luo)(luo)區(qu)。這種剝落(luo)(luo)深度較(jiao)淺，有時(shi)易與(yu)(yu)暗灰(hui)色蝕斑相混淆。

圓錐滾子軸承靜(jing)止內圈上(shang)已(yi)經擴展的次表面(mian)起源(yuan)型剝落

三、疲勞斷裂(lie)

疲勞(lao)斷(duan)裂的起源是過度緊配合產生的裝(zhuang)(zhuang)配應力與(yu)循環交(jiao)變應力形成的疲勞(lao)屈服(fu)，裝(zhuang)(zhuang)配應力、交(jiao)變應力與(yu)屈服(fu)極限之間的平衡一旦失去(qu)，便會(hui)沿套圈軸(zhou)線(xian)方向產生斷(duan)裂，形成貫穿狀(zhuang)的裂縫(feng)。

實踐中(zhong)正常(chang)使用失效的軸承，其損壞大多如(ru)上所述，即接(jie)觸表(biao)面疲勞(lao)，而三種疲勞(lao)失效類型(xing)又以次表(biao)面起(qi)源型(xing)疲勞(lao)最為(wei)(wei)常(chang)見(jian)，ASO281和ISO281/amd.2推薦的軸承壽命計算方法就是以次表(biao)面起(qi)源型(xing)疲勞(lao)為(wei)(wei)基(ji)礎得(de)出的。

常(chang)用的抗疲勞方法有：

A、熱處理技術

熱(re)(re)處理(li)是常用(yong)的(de)(de)改(gai)善材料力學性(xing)能的(de)(de)工藝(yi)方法(fa)，為了適(shi)應不(bu)同(tong)材料零件(jian)的(de)(de)不(bu)同(tong)使用(yong)要求，需要選擇不(bu)同(tong)的(de)(de)熱(re)(re)處理(li)工藝(yi)，預(yu)先熱(re)(re)處理(li)組織、淬火加熱(re)(re)溫度(du)、加熱(re)(re)速度(du)、冷卻(que)方式（介質與速度(du)）、回火溫度(du)與時間等(deng)都對機械性(xing)能有(you)明顯(xian)影響，要對諸多熱(re)(re)處理(li)參數(shu)進行優化、組合，以求得適(shi)應使用(yong)條件(jian)的(de)(de)最佳性(xing)能，從(cong)而延長零件(jian)的(de)(de)耐疲勞壽命。構(gou)建(jian)熱(re)(re)處理(li)虛擬生產平臺，推動(dong)熱(re)(re)處理(li)技(ji)(ji)(ji)術向高(gao)新技(ji)(ji)(ji)術知識(shi)密集型(xing)轉變。熱(re)(re)處理(li)工藝(yi)參數(shu)的(de)(de)優化及發展數(shu)字化熱(re)(re)處理(li)技(ji)(ji)(ji)術是實(shi)現抗疲勞制造的(de)(de)重要前提(ti)。

B、表面化學熱處理

表(biao)(biao)面化(hua)(hua)學(xue)熱處理(li)的(de)(de)改性作用主要在表(biao)(biao)面，可(ke)根據(ju)不(bu)(bu)同的(de)(de)使(shi)(shi)用要求(qiu)，選擇滲(shen)(shen)(shen)入的(de)(de)化(hua)(hua)學(xue)元素，如滲(shen)(shen)(shen)碳后(hou)淬回火以提高表(biao)(biao)面硬度，但工(gong)件(jian)畸(ji)變(bian)不(bu)(bu)易控制：滲(shen)(shen)(shen)氮后(hou)形成金屬氮化(hua)(hua)物可(ke)獲得更(geng)(geng)高的(de)(de)表(biao)(biao)面硬度及(ji)耐磨(mo)性、耐蝕性和抗(kang)疲(pi)勞性能，且工(gong)件(jian)畸(ji)變(bian)小，但效率不(bu)(bu)高；共滲(shen)(shen)(shen)工(gong)藝(yi)使(shi)(shi)硬度、耐磨(mo)、耐蝕、抗(kang)疲(pi)勞性能更(geng)(geng)優，且淬火畸(ji)變(bian)少，但硬化(hua)(hua)層薄，不(bu)(bu)宜(yi)于重載工(gong)件(jian)。表(biao)(biao)面化(hua)(hua)學(xue)熱處理(li)的(de)(de)發(fa)展(zhan)方向是擴大低溫化(hua)(hua)學(xue)處理(li)的(de)(de)應用，提高滲(shen)(shen)(shen)層質量(liang)，加速處理(li)過程，發(fa)展(zhan)環保型(xing)工(gong)藝(yi)、復(fu)合滲(shen)(shen)(shen)工(gong)藝(yi)及(ji)模(mo)擬數(shu)字化(hua)(hua)處理(li)技術(shu)。

C、表面強化技術的應用

傳(chuan)統(tong)的表(biao)(biao)面強(qiang)化技術(shu)源于冷作硬(ying)(ying)化原理，如(ru)拋丸(wan)、噴砂、噴丸(wan)等，新(xin)的表(biao)(biao)面強(qiang)化技術(shu)如(ru)激光表(biao)(biao)面硬(ying)(ying)化、激光噴丸(wan)表(biao)(biao)面硬(ying)(ying)化、超聲(sheng)滾光硬(ying)(ying)化、化學方(fang)法表(biao)(biao)面硬(ying)(ying)化，復合(he)各種工藝(yi)的表(biao)(biao)面硬(ying)(ying)化新(xin)技術(shu)已在(zai)許多(duo)領域中被(bei)成(cheng)(cheng)功應用，如(ru)激光一噴丸(wan)工藝(yi)（激光沖(chong)擊處理），使用高能脈沖(chong)激光在(zai)零件(jian)表(biao)(biao)面形(xing)成(cheng)(cheng)沖(chong)擊波，使表(biao)(biao)面材料產(chan)生(sheng)壓縮和塑性變形(xing)，形(xing)成(cheng)(cheng)表(biao)(biao)面殘(can)余壓應力，從而增(zeng)強(qiang)了抗(kang)疲(pi)勞(lao)能力（如(ru)抗(kang)應力裂(lie)紋、耐腐蝕疲(pi)勞(lao)等）。

D、表面改性技術

常用的表面改性技術主要有(you)離子注入和表面涂覆。

離(li)子注(zhu)入(ru)是非高溫過程(cheng)，沒有冶金學和平衡相圖的(de)限制，可根據不(bu)同需要選擇不(bu)同注(zhu)入(ru)元(yuan)素與劑量以(yi)獲得預期的(de)表面性能。如(ru)：注(zhu)入(ru)鉻離(li)子以(yi)增強基(ji)體材料的(de)抗腐蝕和耐疲勞能力；注(zhu)入(ru)硼離(li)子以(yi)增強基(ji)體的(de)抗磨損能力。

表面涂覆技術包括物理氣相(xiang)沉積（PVD），化學氣相(xiang)沉積（CVD）射(she)頻濺射(she)（RF）離子噴鍍（PSC），化學鍍等。

此外，離(li)子(zi)(zi)滲(shen)工(gong)(gong)藝在(zai)一定真空度下利用(yong)高壓直流電使被(bei)滲(shen)元素(su)處(chu)于離(li)子(zi)(zi)狀態，使產生的(de)離(li)子(zi)(zi)流轟擊工(gong)(gong)件表面(mian)，在(zai)表面(mian)形(xing)成化合物達(da)到降低摩擦、提高耐磨性的(de)目的(de)。

E、微細加工與光整技術

作為一種先(xian)進的(de)(de)(de)(de)制(zhi)造技術(shu)，高(gao)精(jing)度的(de)(de)(de)(de)微細加工(gong)與調配、光(guang)整(zheng)(zheng)技術(shu)，也為提高(gao)基(ji)礎零件的(de)(de)(de)(de)抗疲(pi)勞能力(li)(li)發(fa)揮出重(zhong)要作用。超(chao)精(jing)密的(de)(de)(de)(de)研磨(mo)加工(gong)、渦流光(guang)整(zheng)(zheng)加工(gong)，以降低工(gong)件表面粗糙(cao)度為目的(de)(de)(de)(de)，加工(gong)后的(de)(de)(de)(de)表面理化特(te)性(xing)(xing)、力(li)(li)學特(te)性(xing)(xing)、接觸處(chu)的(de)(de)(de)(de)輪廓形狀都發(fa)生有(you)益的(de)(de)(de)(de)改變，可修正接觸應力(li)(li)分(fen)布，利于動力(li)(li)潤滑油(you)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)形成，提高(gao)疲(pi)勞壽命。

F、協調硬度匹配

不(bu)同零件(jian)的硬度(du)匹配關系，也能協(xie)調滾動接觸處(chu)的應(ying)力與(yu)應(ying)變傳(chuan)遞狀(zhuang)態，對延長零件(jian)的疲勞壽命產生(sheng)明顯(xian)效(xiao)果。

（來源：可靠性知(zhi)識）

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