我國軸承行業(yè)存在諸多影響高質(zhì)量發(fā)展的科技疑難問題，本文列舉其中亟待解決的9個科技疑難問題，希望引起行業(yè)內(nèi)有關(guān)人士的關(guān)注并著力研究解決，以促進行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

　　一、應(yīng)用真正的正向設(shè)計

　　這是大家都在說，但很多人未搞明白的問題。

　　我們都知道，正向設(shè)計是從概念→實物（亦即產(chǎn)品），逆向設(shè)計是掃描實物（產(chǎn)品）→獲取實物（產(chǎn)品）幾何模型→再按其設(shè)計制造實物（產(chǎn)品）。我們行業(yè)基本上都是逆向設(shè)計。最近幾個科研院所和企業(yè)都說他們研制的高速動車組軸承是正向設(shè)計，實際上并不是真正意義上的正向設(shè)計。連載荷譜都沒有，還不能輕言什么正向設(shè)計。

　　我們應(yīng)該編制軸承正向設(shè)計規(guī)范（或指南），指導企業(yè)進行真正意義上的正向設(shè)計。指導企業(yè)首先采集并編制軸承載荷譜，根據(jù)軸承載荷、使用性能、壽命和可靠性要求，進行擬動力學仿真分析（目前我們還不具備動力學仿真分析能力），產(chǎn)品數(shù)字化建模，繼而進行產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計，包括材料和熱處理的優(yōu)選，各工作表面硬度和粗糙度的匹配，滾子和滾道型面凸度的確定，滾動體和滾道吻合率的優(yōu)選，滾動體球基面與套圈擋邊接觸狀態(tài)的優(yōu)化，保持架運動穩(wěn)定性和抗沖擊能力、密封件的高可靠性和低摩擦力矩、潤滑油脂的高效長壽命的確保，以及各項形位公差的規(guī)定。

　　高速動車組軸箱軸承瑞典SKF、德國FAG、日本NSK、NTN均在進行動力學仿真分析的基礎(chǔ)上，進行正向設(shè)計。我國企業(yè)是在靜力學分析的基礎(chǔ)上，正向設(shè)計和逆向設(shè)計相結(jié)合，完成高速動車組軸箱軸承產(chǎn)品設(shè)計。在設(shè)計中很大程度依據(jù)對國外軸承在我國應(yīng)用情況的分析的資料，和對國外軸承在我國高鐵應(yīng)用中出現(xiàn)故障的軸承的失效形式的分析。設(shè)計的軸承成品可以做到“形似”，尚不能完全做到“神似”。對成套軸承和套圈、滾子、保持架的結(jié)構(gòu)，雖然進行了研究，但對bm值的確定、套圈和滾子工作面凸度修型和應(yīng)力的關(guān)系、保持架的動態(tài)性能等，均未作深入研究。

　　額定動載荷和額定壽命計算中的bm系數(shù)，直接影響軸承基本額定載荷Cr、Ca的計算值，從而對軸承基本額定壽命L10的計算值產(chǎn)生很大的影響。GB/T6391-2001/ISO281:2007《滾動軸承額定動載荷和額定壽命》中規(guī)定：“bm為當代常用優(yōu)質(zhì)淬硬鋼軸承和良好加工方法的額定系數(shù)，該值隨軸承類型和設(shè)計不同而異?！痹摌藴室?guī)定，球軸承bm=1.1~1.3，滾子軸承bm=1~1.15。這個系數(shù)與鋼材品質(zhì)有很大關(guān)系，在當今已研發(fā)應(yīng)用高等級軸承鋼，如GB/T18254-2016規(guī)定的特級優(yōu)質(zhì)軸承鋼、GB/T38885-2020規(guī)定的超高潔凈軸承鋼，還有正在研發(fā)的高氮馬氏體不銹鋼等的情況下，GB/T6391規(guī)定的bm系數(shù)取值需要調(diào)整?，F(xiàn)在，對bm取值存在缺乏科學性的任意性。去年，鑒定一個企業(yè)的科技成果項目，一位資深專家問：“你們bm值取多少？”回答：“1.5”，資深專家又問：“取bm=1.5的依據(jù)是什么？”回答不上來。說明這個項目bm值是任意取的。這個問題具有普遍性。在高速動車組軸箱軸承的額定動載荷和額定壽命計算中也存在這個問題。這個問題的解決，需要我們與研制軸承鋼的排頭兵企業(yè)一起，經(jīng)過充分的試驗、驗證，根據(jù)應(yīng)用鋼材的種類、冶煉方法、質(zhì)量等級確定科學的bm取值和取值方法，以科學地進行bm取值。

　　高速動車組軸箱軸承的工作表面，包括內(nèi)外套圈滾道、滾子工作表面的凸度修型，這似乎是已解決的向題，其實不然?，F(xiàn)在業(yè)界公認的最佳型面是對數(shù)曲線凸度型面。對數(shù)曲線型面的設(shè)計似乎不太復雜，但如何通過磨加工、超精加工，精確加工出符合設(shè)計的對數(shù)曲線型面，如何精確檢測加工出的型面是否符合設(shè)計的對數(shù)曲線型面，這是需要解決、而目前沒有解決的問題。而最大的問題是凸度值應(yīng)該取多大，凸度位置應(yīng)如何配置，是一個現(xiàn)在還沒有完全解決的問題。凸度的位置和大小，不可以任意選定，應(yīng)構(gòu)建載荷譜，按載荷的性質(zhì)、大小、分布，數(shù)字化建模，分析計算，從而得出凸度正確的坐標和大小數(shù)值。這項工作希望在這方面造詣很深的專家和企業(yè)家，充足發(fā)力，加以解決。

　　應(yīng)建立保持架穩(wěn)態(tài)分析模型和動力學分析模型，建立保持架運動方程和碰撞、沖擊振動方程，研究保持架設(shè)計參數(shù)對其轉(zhuǎn)動慣量、運動軌跡、運動穩(wěn)定性、碰撞和沖擊振動響應(yīng)的影響的規(guī)律。通過以上分析研究，確定合理的設(shè)計參數(shù)，以保證保持架運動穩(wěn)定性和抗沖擊能力。

　　二、重新引入無限壽命設(shè)計概念

　　這個問題，楊曉蔚在《軸承》2013年12期上“滾動軸承的可靠性設(shè)計”一文中已作了詳盡的論述。

　　由于滾動軸承中滾動體與滾道為點、線接觸，接觸應(yīng)力水平較高，通常在2000MPa左右，載荷條件惡劣時可達3000MPa以上，同時應(yīng)力循環(huán)數(shù)也較高。因此，軸承疲勞壽命主要按有限壽命要求進行設(shè)計。

　　在軸承工業(yè)發(fā)展初期，曾經(jīng)提出過軸承無限壽命的概念并有所應(yīng)用。這個概念認為:若軸承承受的載荷小于其載荷容量(滾動體與滾道之間的最大接觸應(yīng)力與材料規(guī)定強度相等時的軸承載荷)，則軸承具有無限疲勞壽命，有可能永久使用。

　　但后來更多的理論認為:即使軸承安裝正確、潤滑良好、使用得當，但由于承受反復交變應(yīng)力，最終也會由于疲勞而失效，不可能永遠運轉(zhuǎn)下去。因此，軸承壽命只可能是有限壽命。

　　瑞典SKF公司于1984年發(fā)表的新壽命理論又重新引入了軸承具有無限壽命的概念:在潤滑、清潔度及其他運轉(zhuǎn)條件理想的情況下，若軸承承受的載荷低于疲勞載荷極限Pu，將不會產(chǎn)生疲勞損壞，即軸承壽命是無限的。對于常規(guī)軸承鋼，Pu基于的接觸應(yīng)力約為1500MPa。

　　若接觸應(yīng)力低（小于1500MPa）且運轉(zhuǎn)條件理想時，軸承有可能達到無限壽命。

　　對于一般機械，壽命設(shè)計準則為:當其屬于高周疲勞問題，即構(gòu)件或系統(tǒng)承受的應(yīng)力水平較低且應(yīng)力循環(huán)數(shù)較高時(如傳動軸、振動元件等)，可進行無限壽命設(shè)計，其安全性由應(yīng)力控制;當其屬于低周疲勞占主導地位時，即構(gòu)件或系統(tǒng)在高應(yīng)力水平作用下工作且應(yīng)力循環(huán)數(shù)較低時(如飛機結(jié)構(gòu)、重型機械部件等)，則應(yīng)進行有限壽命設(shè)計，其安全性由壽命控制。

　　我們行業(yè)如何開展無限壽命設(shè)計，這是一個亟待研究解決的問題。

　　三、魯棒性設(shè)計(robustdesign)

　　這是國際軸承業(yè)界近年來剛興起的一種設(shè)計理念和實踐。“魯棒性”是英文robust或robustness的音譯，意譯則為強健性、穩(wěn)健性、堅固性、耐用性。跨國軸承公司已推行這一理念并付之實踐。如SCHAEFFLER的X-life圓柱滾子軸承，用MPAX黃銅實體保持架，就采用了“魯棒性設(shè)計”，軸承更加耐受振動與沖擊載荷,并適用于高速運轉(zhuǎn)。NSK最新推出的機床軸承就直接稱為“robust”系列，不僅耐燒粘，而且具有耐磨損、抗疲勞等其他突出性能。SKF對壓縮機與泵類軸承的設(shè)計目標之一，就是提高其耐受非理想工況下的魯棒性。NTN針對風電齒輪箱軸承，“增強可靠的魯棒性定制方案”已成技術(shù)準則。

　　我國對魯棒性設(shè)計還未入門。

　　四、對高鐵軸承應(yīng)用鋼材的質(zhì)疑

　　跨國軸承公司研發(fā)應(yīng)用了制造高速動車組軸箱軸承的專用鋼材和相應(yīng)的熱處理工藝。

　　對于高速動車組軸箱軸承套圈，SKF前期采用SKF3（相當于GCr15）高碳鉻軸承鋼，整體馬氏體淬火+相應(yīng)的高溫回火。近年開發(fā)了專利貝氏體淬火鋼XbiteⅡ及相應(yīng)的貝氏體淬火工藝；FAG采用100Cr6（相當于GCr15）高碳鉻軸承鋼，貝氏體淬火；NTN采用SNCM420相當于（G20CrNi2Mo）滲碳鋼，滲碳+淬火。

　　對于高速動車組軸箱軸承滾子，SKF采用SKF3高碳鉻軸承鋼，馬氏體淬火，較高的淬火溫度，較低的回火溫度；FAG采用100Cr6高碳鉻軸承鋼，馬氏體淬回火，正常的淬火溫度，較高的回火溫度；NTN采用SUJ2（相當于GCr15）高碳鉻軸承鋼，馬氏體淬回火，正常的淬火溫度，較高的回火溫度。

　　我國企業(yè)對制造高速動車組軸箱軸承的鋼材未作深入研究，對跨國軸承公司采用不同的鋼材，不同的熱處理工藝的機理并未真正掌握。

　　制造高速動車組軸箱軸承內(nèi)外圈的鋼材，歐系（SKF、FAG）軸承是采用高碳鉻軸承鋼，日系（NSK、NTN）軸承是采用滲碳軸承鋼。我國現(xiàn)在研制的國產(chǎn)高速動車組軸箱軸承采用日系技術(shù)路線——滲碳軸承鋼。對于歐系、日系二條技術(shù)路線各有什么優(yōu)勢、劣勢，我們?yōu)槭裁匆捎萌障导夹g(shù)路線，應(yīng)該研究清楚。

　　高速動車組軸箱軸承套圈采用G20CrNi2MoA滲碳軸承鋼，國鐵集團重大專項“高速動車組軸箱軸承關(guān)鍵技術(shù)研究”項目組擬定的技術(shù)條件中規(guī)定：“鋼應(yīng)采用真空自耗重熔（VAR）或爐外精煉（RH）方法冶煉”，即冶煉方法電渣重熔和真空脫氣二種方法均可采用，只要能達到規(guī)定的技術(shù)要求。

　　但業(yè)界還是偏向應(yīng)用電渣重熔鋼，這可能是一種慣性思維。因為從1978年起，我國鐵路貨車軸承“滑改滾”（滑動軸承改滾動軸承），一直應(yīng)用電渣重熔鋼，實踐證明效果良好。為突破偏向應(yīng)用電渣重熔鋼的慣性思維，應(yīng)回顧一下歷史。1978年從日本引進鐵路貨車軸承設(shè)計制造技術(shù)，引進的技術(shù)文件上規(guī)定制造軸承內(nèi)外圈的滲碳軸承鋼冶煉方法為“真空脫氣”，因當時國內(nèi)制造鐵路貨車軸承的鋼材的定點生產(chǎn)廠家沒有真空脫氣冶煉技術(shù)，只有電渣重熔冶煉技術(shù)，鐵道部只得將技術(shù)條件上冶煉方法改為“真空脫氣（或電渣重熔）”。過了一段時間，電渣重熔鋼使用效果良好，國內(nèi)真空脫氣冶煉技術(shù)還沒有發(fā)展起來，鐵道部又將冶煉方法改為“電渣重熔（或真空脫氣）”，后來干脆把（或真空脫氣）去掉，改為“電渣重熔”。如當時像現(xiàn)在這樣，國內(nèi)特鋼廠真空脫氣冶煉技術(shù)得到長足發(fā)展，就不必要作這樣的改動。日本現(xiàn)在一直采用真空脫氣冶煉方法，根本沒有電渣重熔這一說。

　　確實，電渣重熔鋼有的性能，如沖擊韌性優(yōu)于真空脫氣鋼，大冶特鋼對不同冶煉方式生產(chǎn)的滲碳軸承鋼G20CrNi2MoA進行同等條件下的對比試驗，用電渣重熔法冶煉的沖擊功125J，而用真空脫氣法冶煉的沖擊功為97J。但經(jīng)過大的技術(shù)改進，興澄特鋼研發(fā)的用真空脫氣法冶煉的高等級鐵路軸承用鋼G20CrNi2MoA，沖擊功已達到電渣重熔鋼的水平，有的性能如氧含量還優(yōu)于電渣重熔鋼。

　　在二種冶煉方法生產(chǎn)的滲碳軸承鋼都能滿足高速動車組軸箱軸承長壽命、高可靠性的要求的情況下，是不是一定要采用冶煉耗電量大得多，從而成本和價格也高得多的電渣重熔鋼，這應(yīng)該是我們要研究和解決的重要問題。

　　五、是否一定要用滲碳鋼

　　這里提出一項需深入研究的重要技術(shù)變革——用42CrMo4無軟帶淬火取代G20CrNi4Mo（A）滲碳淬火制造風電主軸軸承

　　風電機組雙列圓錐滾子主軸軸承國際國內(nèi)軸承業(yè)界通行的技術(shù)路線是用滲碳軸承鋼G20CrNi4Mo（A）滲碳淬火制造。

　　我國軸承行業(yè)應(yīng)用的滲碳軸承鋼有6種：G20CrMo（A）、G20CrNiMo（A）、G20CrNi2Mo（A）、G20CrNi4Mo（A）、G10CrNi3Mo（A）、G20Cr2Mn2Mo（A）。

　　使用最多的二種。一種是G20CrNi2Mo（A），用于制造貨車軸承，未來國產(chǎn)高速動車組軸箱軸承也用這種滲碳軸承鋼制造。另一種是G20CrNi4Mo（A），用于制造冶金軋機軸承和風電主軸軸承。

　　滲碳軸承鋼經(jīng)過滲碳淬火加工，可以獲得很高的表層強度硬度和很好的心部組織韌性，非常適合于制造承受重載荷、沖擊載荷的鐵路軸承和冶金軋機軸承。

　　但是，滲碳軸承鋼價格貴、加工費用高，尤其是需要表面深層滲碳的特大型軋機軸承和風電主軸軸承，需要用適合深層滲碳的G20CrNi4Mo（A）制造，這種G20CrNi4Mo（A）滲碳軸承鋼價格昂貴（價格是高碳鉻軸承鋼的3倍），同時，深層滲碳要在900℃以上高溫加熱200多小時，不僅要耗費大量電能，而且表層易產(chǎn)生有害的粗大碳化物（要費很大的勁才能消除），還會產(chǎn)生不易矯正的變形，而使工件報廢，造成很大的損失。

　　這項從國外引進的技術(shù)，一直困擾著我國軸承廠家，一些專家多渠道尋找解決辦法。一種辦法是外徑￠440～￠800mm的冶金軋機軸承，用強度、韌性優(yōu)于GCr15、GCr15SiMn的GCr18Mo，進行下貝氏體淬火，取代G20CrNi4Mo（A）滲碳淬火，制造冶金軋機軸承，這項技術(shù)改進已取得成功，并推廣應(yīng)用。但雙列圓錐滾子風電主軸軸承超出了這個尺寸范圍，無法應(yīng)用這項技術(shù)。

　　我國軸承行業(yè)有二家軸承企業(yè)以“敢于第一個吃螃蟹”的精神，用中碳合金鋼42CrMo4（添加Ni等微量合金元素，優(yōu)化合金成份），進行無軟帶表面淬火和激光表面淬火，取代G20CrNi4Mo（A）滲碳淬火，制造雙列圓錐滾子風電主軸軸承，大大降低了材料費用和加工費用。希望我國軸承行業(yè)有關(guān)專家和企業(yè)家密切關(guān)注、積極參與這一技術(shù)進程，深入研究這一替代是否可以滿足風電主軸軸承的工況所要求各項性能（強度、耐磨性、沖擊韌性、疲勞壽命等）。深入研究這項技術(shù)，如在風電主軸軸承應(yīng)用成功，可否移植到冶金軋機軸承，這項技術(shù)如能在風電主軸軸承和冶金軋機軸承的制造上成功應(yīng)用，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

　　六、稀土軸承鋼的推廣應(yīng)用價值

　　稀土被稱為“工業(yè)維生素”。

　　上世紀八十年代，我國曾一度出現(xiàn)過研發(fā)和應(yīng)用稀土鋼的熱潮，但因加什么稀土，加多少，怎么加等技術(shù)瓶頸未突破，效果時好時壞，一度出現(xiàn)的稀土鋼熱，由熱變冷。

　　李依依院士率領(lǐng)的中科院金屬材料加工模擬研究團隊，經(jīng)過十年的努力，在鋼中雜質(zhì)形成機理的研究上取得突破，開發(fā)了商用稀土合金純凈化制備技術(shù)和鋼中加入稀土的特殊加入技術(shù)，有望突破應(yīng)用稀土冶煉高品質(zhì)軸承鋼的技術(shù)瓶頸。

　　李依依院士領(lǐng)導的團隊研發(fā)稀土軸承鋼的情況：

　?。?/span>1）原理

　　在軸承鋼中加稀土鈰Ce、鑭La，每噸鋼加100克~200克，費用10~20元。

　　效果：

　　①純凈度——減少夾雜物60%，細化夾雜物，軟化夾雜物，較少點狀不變形夾雜物DS。

　　②均質(zhì)性——使夾雜物分布均勻，各向同性，減少偏析，提高沖擊功，減少機加工、熱處理變形。

　　（2）試驗情況

　　天馬軸承集團公司和中科院金屬所合作，進行了稀土軸承鋼冶煉軋制工業(yè)性試驗和用稀土軸承鋼制造軸承的冷加工、熱加工工藝試驗。試驗結(jié)果顯示，用加入稀土冶煉的軸承鋼制造的軸承，熱處理變形顯著減小，強化疲勞試驗壽命和沖擊功大幅提高。

　　但是，業(yè)內(nèi)對是否應(yīng)該推廣應(yīng)用軸承鋼冶煉時加入稀土的技術(shù)，存在著不同的意見，主要因為：

　　（1）軸承鋼冶煉加入稀土的冶煉工藝路線與我國特鋼企業(yè)現(xiàn)行的冶煉軸承鋼工藝路線不同，特鋼企業(yè)要改變工藝路線，難度很大。

　?。?/span>2）由于稀土是很活躍的元素，加入稀土，易腐蝕煉鋼爐爐壁。冶煉軸承鋼加入稀土，爐壁使用壽命要縮短一半。

　　（3）軸承鋼冶煉時，加入稀土，易堵塞水口。這是最難以解決的問題。

　?。?/span>4）冶煉時加入稀土，最佳加入量很難控制，加少了達不到應(yīng)有效果，加多了，產(chǎn)生相反效果。

　　因此，業(yè)內(nèi)有一種意見以為，如果其他冶煉工藝路線可以達到同樣的效果，未必要采這一冶煉方法。

　　希望對這一問題進行深入研究，以期對軸承鋼冶煉時加入稀土這一技術(shù)，要不要推廣應(yīng)用，在什么范圍內(nèi)應(yīng)用，達成共識，避免投資失誤。

　　七、對殘余奧氏體的再認識

　　劉耀中、左傳付在《軸承材料及熱處理技術(shù)》一書中的“軸承零件淬回火后的殘余奧氏體”一文對這一問題做出了詳盡的論述。

　　軸承零件常規(guī)熱處理后，不可避免地存在一定量的殘余奧氏體，一般高碳鉻軸承鋼的殘余奧氏體量為6%~15%（體積分數(shù)）。

　　由于殘余奧氏體是質(zhì)軟且不穩(wěn)定的組織，一旦鋼中含量多，硬度就會降低，耐磨性變差。軸承在室溫存放時，其殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體和貝氏體，體積增大。理論計算每轉(zhuǎn)變1%的殘余奧氏體，其長度尺寸增大0.01%。從硬度、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性方面考慮，淬回火后，殘余奧氏體的含量越少越好。

　　但是，近年來，業(yè)界對殘余奧氏體有新的考量，即考慮殘余奧氏體對力學性能的有利影響。與馬氏體相比，殘余奧氏體硬度低，易變形，韌性及塑性高。一方面，殘余奧氏體的存在可以改善表面的接觸應(yīng)力狀態(tài)，降低應(yīng)力集中，使疲勞裂紋源不易形成，尤其是在污染潤滑條件下，這種作用更顯著。另一方面，裂紋擴展時與殘余奧氏體相遇，奧氏體易于發(fā)生變形并產(chǎn)生誘發(fā)相變，吸收裂紋擴展能量并延緩裂紋尖端應(yīng)力集中，使裂紋擴展速率減慢或終止擴展，韌性提高，也可以提高疲勞壽命。因此，研究表明，適量高的殘余奧氏體對提高軸承的接觸疲勞壽命是有利的，當殘余奧氏體量低于10%，具有最好的接觸疲勞壽命。

　　對于具體的軸承零件，殘余奧氏體量的多少，應(yīng)視軸承的具體工況和性能要求而定。主要應(yīng)考慮軸承的尺寸精度要求。

　　儀器儀表軸承等微小型軸承，工作時承受的載荷較輕且平穩(wěn)，其失效形式主要是因尺寸精度的喪失，或振動、噪聲超標，極少因疲勞剝落或其他破壞形式而失效。對于這類尺寸精度要求高的軸承，零件淬回火后殘余奧氏體量越少越好，其穩(wěn)定性越高越好。

　　冶金軋機軸承、大型電機軸承等承受較重載荷，且常常承受大的沖擊載荷的中型、大型、特大型軸承，軸承的失效形式多為疲勞剝落，有時還會出現(xiàn)套圈或滾動體開裂。這類軸承要求具有較高的承載能力和一定的韌性。而對尺寸精度要求則處于第二位。其零件淬回火后應(yīng)適當保留一定量的殘余奧氏體，以提高軸承的接觸疲勞壽命。

　　所需殘余奧氏體量的獲取，要通過調(diào)整淬回火的溫度、保溫時間等熱處理工藝參數(shù)達到。（另文詳述）

　　日本NSK公司采用自行開發(fā)的STP(Super-TP)鋼和HTP（Hi-TF)鋼制造風機增速器軸承。增速器在工作過程中，齒輪磨損產(chǎn)生的微小金屬顆粒，在軸承工作表面形成壓痕，壓痕邊緣形成高的應(yīng)力集中，成為疲勞源，導致剝落，縮短軸承使用壽命。NSK公司開發(fā)的用中碳合金鋼碳氮共滲的STF和HTF鋼，通過嚴格控制碳氮共滲工藝，使零件表面得到較多的穩(wěn)定的殘余奧氏體（約30~35%）和大量細小的碳化物、碳氮化物。后者可保證表面的硬度和耐磨性，使壓痕不易形成；前者可以降低壓痕的邊緣效應(yīng)，阻止疲勞源的形成和擴展，從而大大提高軸承在如風力發(fā)電機增速器這樣的在污染潤滑工況下的使用壽命。這方面，洛陽軸承研究所已進行了汽車變速器軸承應(yīng)用這項技術(shù)的研發(fā)工作，并取得初步成果。我國軸承行業(yè)應(yīng)研究在風力發(fā)電機增速器軸承如何應(yīng)用這項技術(shù)。

　　八、表面淬火技術(shù)的優(yōu)選

　　風電軸承中偏航變槳軸承、三排滾子主軸軸承的套圈用42CrMo4制造進行表面淬火，目前行業(yè)里應(yīng)用了幾種不同的表面淬火工藝，需深入研究，優(yōu)選最佳表面淬火工藝。

　　現(xiàn)在國內(nèi)外風電軸承產(chǎn)業(yè)通行的工藝路線是電磁感應(yīng)表面淬火。感應(yīng)器產(chǎn)生的電磁感應(yīng)在工件內(nèi)產(chǎn)生渦流而加熱，隨之噴淋淬火介質(zhì)進行淬火。這種淬火方法有一大缺陷，即掃描感應(yīng)加熱路徑的末端與起點重疊時，會使起點已淬火的部位回火，產(chǎn)生一個軟帶。在使用時，軟帶處易受到磨損，導致早期破壞。

　　為解決這個問題，國際上開發(fā)了無軟帶感應(yīng)淬火工藝和裝備。新強聯(lián)回轉(zhuǎn)支承股份有限公司已率先從國外引進無軟帶淬火工藝和裝備。這種工藝使用的裝備有二個加熱淬火組件，每個組件由預熱感應(yīng)器、加熱感應(yīng)器和淬火介質(zhì)噴淋器組成。這二個加熱淬火組件繞著要淬火的軸承滾道表面向相反方向移動，掃描要淬火的滾道表面加熱淬火。每個組件掃描加熱淬火半圈滾道。在起始區(qū)和結(jié)束區(qū)，二個組件緊靠著加熱滾道，且旋轉(zhuǎn)平臺帶動工件擺動，這樣就可以保證在起始區(qū)和結(jié)束區(qū)各個部位，包括二個組件交界處都加熱到相同的淬火溫度，噴淋淬火后不會產(chǎn)生軟帶。

　　目前我們行業(yè)還有一家風電軸承表面熱處理采用完全不同工藝路線的企業(yè)——北京京冶軸承股份有限公司（京冶軸承）。這家企業(yè)應(yīng)用自己研發(fā)的風電軸承激光表面淬火技術(shù)（亦稱激光相變硬化技術(shù)）已有十多年的歷史。這項技術(shù)被列入國家“863”計劃項目，并獲國家科技發(fā)明二等獎。

　　這項技術(shù)的基本原理是高能量高密度的激光束快速照射要淬火的工件表面，使其要硬化的部位瞬間吸收光能并立即轉(zhuǎn)化為熱能，使激光作用區(qū)溫度急劇上升。此時，冷態(tài)基體與加熱區(qū)之間有很大的溫度梯度，一旦停止激光照射，加熱區(qū)的金屬急冷而淬火，產(chǎn)生硬化。據(jù)京冶軸承介紹，這種工藝進行的表面淬火，馬氏體晶體細，位錯密度高，硬度高，耐磨性好，變形小甚至無變形，無須回火，淬火區(qū)獲得壓應(yīng)力不易產(chǎn)生裂紋。可根據(jù)需要調(diào)整硬化層深度，無需冷卻介質(zhì)，無廢氣廢水排放，低碳環(huán)保。