Page 40 - 理化检验-物理分册2024年第七期

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试验与研究 DOI:10.11973/lhjy-wl230155

高碳铬轴承钢的旋转弯曲疲劳性能

崔少璞，孙晓冉，宋 月，赵 楠，王程明，赵中昱
（河钢材料技术研究院，石家庄 050023）

摘 要：采用简支梁旋转弯曲疲劳试验机对SUJ2S1高碳铬轴承钢进行旋转弯曲疲劳性能测试，
绘制了材料的疲劳极限升降图、疲劳强度-疲劳寿命曲线和存活率-疲劳强度-疲劳寿命曲线。采用
场发射电子显微镜对材料发生疲劳断裂的原因进行分析。结果表明：高碳铬轴承钢的疲劳极限为
458 MPa，存活率为90％时的疲劳极限为300 MPa；试验钢表面存在机械加工缺陷和Al 2 O 3 夹杂物，
最终导致材料发生疲劳断裂现象。
关键词： SUJ2S1高碳铬轴承钢；疲劳断裂；疲劳极限；存活率-疲劳强度-疲劳寿命曲线；夹杂物
中图分类号：TG142.1；TB31 文献标志码：A 文章编号：1001-4012(2024)07-0028-03
Rotational bending fatigue performance of high carbon chromium bearing steel

CUI Shaopu, SUN Xiaoran, SONG Yue, ZHAO Nan, WANG Chengming, ZHAO Zhongyu

(HBIS Material Technology Research Institute, Shijiazhuang 050023, China)

Abstract: The rotational bending fatigue performance of SUJ2S1 high carbon chromium bearing steel was tested
using a simply supported beam rotational bending fatigue testing machine, and the fatigue limit rise and fall diagram,
fatigue strength-fatigue life curve, and survival rale-fatigue strength-fatigue life curve of the material were plotted. Using
field emission electron microscopy to analyze the causes of fatigue fracture in materials. The results show that the fatigue
limit of high carbon chromium bearing steel was 458 MPa, and the fatigue limit at a survival rate of 90% was 300 MPa.
There were mechanical processing defects and Al O inclusions on the surface of the test steel, which ultimately led to
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fatigue fracture of the material.
Keywords: SUJ2S1 high carbon chromium bearing steel; fatigue fracture; ftigue limit; survival rale-fatigue
strength-fatigue life curve; inclusion

轴承钢主要用于制作支承齿轮、连杆等轴类传 1 试验材料及方法
动件，在飞行器、汽车、航空设备等工程领域中应用
试样材料为SUJ2S1高碳铬轴承钢，其主要化学
广泛。轴类传动件的作用是传递扭矩或弯矩，轴承 成分如表1所示。
钢在轴类零件中受到重复的载荷作用 。将循环周
[1]
采用简支梁旋转弯曲疲劳试验机，按照GB/T
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次超过10 次的疲劳行为称为超长寿命疲劳，也称高 4337—2015《金属材料 疲劳试验 旋转弯曲方法》
周疲劳 。轴承在实际应用中主要受到接触应力和 的要求对圆棒试样进行疲劳试验，试样加工尺寸如
[2]
弯曲应力，接触疲劳失效的主要形式是剥落，旋转弯 图1所示。在加工试样时，要确保试样不出现任何
曲疲劳失效的形式主要是疲劳开裂和断裂。笔者对 圆周方向上的划痕，试样表面粗糙度小于0.2 μm。
高碳铬轴承钢在旋转状态下承受弯曲力矩时的疲劳 试验采用多点加力模式，试验温度为室温，转速为
性能进行研究，以期为提高轴承钢的疲劳性能提供 3 000 r/min，判定标准为试样断裂或试验循环次数
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理论支撑。 达到10 次。采用升降法和成组法得出高碳铬轴承
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钢疲劳极限和S （疲劳强度）N （疲劳寿命）曲线。
收稿日期：2023-06-02
采用场发射扫描电子显微镜（SEM）进行断口形貌
作者简介：崔少璞(1991-),男，硕士，工程师，主要从事物理力
学材料检测工作，15232529530@163.com 观察，采用能谱仪对疲劳断口的夹杂物进行分析。
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