현대 산업 장비 및 고속 열차의 전력 시스템에서, 베어링은 높은 속도, 높은 부하 및 지속적인 열 사이클 조건에서 안정적으로 작동해야합니다.이것은 특히 철도 차량의 견인 모터에 적용됩니다., 고속 주파수 및 금속 산업의 고온 모터. 이러한 베어링은 마찰 열과 외부 열원에 장기적으로 노출됩니다.열 피로에 매우 민감하게 작용합니다., 껍질 벗기, 경직성 저하, 구조 불안정성 등의 문제로 이어질 수 있습니다. understanding the thermal fatigue failure mechanisms of high-temperature bearing steels and optimizing these mechanisms through alloy design is crucial for enhancing the reliability of high-temperature bearings.

고온 열 순환의 베어링 스틸에 대한 주요 영향 장치

높은 온도 환경에서, 굴지의 경로 표면의 반복 된 가열 및 냉각 과정은 열 스트레스 농도를 생성합니다.이러한 열 스트레스와 함께 롤링 접촉 스트레스는 조기 피로 균열을 촉진하는 중요한 인듀서입니다구체적인 메커니즘은 다음과 같습니다.

열압이 엇갈리는 부하: 온도 경하가 표면과 핵 사이의 반복적 팽창 및 압축 주기압을 생성합니다.

재료 구조 변화: 마텐사이트 완화, 탄화물 거름화 및 철강의 재분배로 인해 경도가 감소합니다.

기름 필름 불안정성: 높은 온도는 기름 필름의 안정성을 파괴하고 접촉 표면 마찰이 증가하고 마이크로 용접이 심화됩니다.

산화로 인한 스플링: 고온 산화층의 파열은 산화물 잔해를 형성하여 피로 균열의 확산을 가속화합니다.

전형적인 고장 모드 분석: 열 피로 스플래킹 및 경화 회귀

실제 응용 분야에서, 고온 베어링의 가장 일반적인 고장 방식은 다음과 같습니다.

롤링 표면 패치 펠링 (Spalling): 주로 열 피로로 인해 발생하며, 어두운 회색의 덩어리 모양의 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질 껍질

표면 경화: 시간이 지남에 따라 표면 경화는 60HRC 이상에서 55HRC 또는 그 이하로 점차 감소하여 접촉 피로 강도를 잃습니다.

균열의 원천의 연쇄성 발달: 미세 균열은 열주기의 작용에 의해 점차 연결되어 껍질을 벗겨서 형성됩니다.

네트워크 탄화물 침수: 강철의 탄화물은 재 추출되고 성장하여 곡물 경계에서 완화 구역을 형성하여 선호되는 균열 경로가됩니다.

높은 온도에서 베어링 스틸의 구조의 진화 특성

현재 주요 고온 베어링 스틸은 AISI M50, M50NiL, JIS SUJ2 (변형), Cr4Mo4V 등이 있습니다.열 피로 조건에서 다음과 같은 미세 구조 진화를 보여줍니다:

템퍼레이트된 마르텐사이트는 템퍼레이트된 소르비트 또는 재오스틴이 되어 단단함이 감소한다.

탄화물 거름화 및 집적은 구조의 균일성을 감소시키고 피로 균열이 발생하기가 쉽습니다.

곡물은 거칠고, 미세한 결정 강화 효과가 손실되어 접촉 피로 수명이 짧아집니다.

잔류 아우스테니트는 사라지거나 불안정한 변환이 발생하여부피 변화와 균열이 쉽게 발생합니다.

열 피로 환경에서의 재료 성능 표준

고온 베어링 스틸은 일반적으로 다음 표준 또는 테스트 매개 변수를 충족해야합니다.

GB/T 18254 "고탄 크롬 로저 강철": 철강의 기본 성능 표준

AMS 6491 (M50) 및 AMS 6278 (M50NiL): 항공용 베어 스틸의 열처리 및 성능 요구 사항

ISO 683-17: 롤러링 베어링에 대한 열처리 합금강의 일반 표준

강도 유지 성능: 150°C~300°C의 온도에서 강도는 58HRC 이상 유지된다.

열 균열 저항: 균열 확산 경격 ΔK는 15 MPa√m 이상 또는 같을 수 있습니다.

합금 정밀 조정 방향: 열 피로 최적화 설계

열 피로로 인한 고장 메커니즘의 경우 합금 성분과 열처리를 다음 측면으로 정밀 조정할 수 있습니다.

몰리브덴 (Mo) 과 바나디아 (V) 를 첨가하여 탄화물을 정제하여 고온 경화 및 열 균열 저항성을 향상시킵니다. 니켈 (Ni) 을 첨가하여 잔류 아우스테나이트를 안정화합니다.충격 견고성 및 열처리 차원 안정성을 향상;

C의 함량을 0.25%~0.35%로 최적화합니다: 탄화물의 수와 형태를 제어하고 곡물 경계 부러짐을 줄이십시오.

온도 조절 완화 처리: 완화 안정성을 높이고 경직성 저하를 억제하기 위해 2차 완화 (540 ~ 560 °C)

희토류 철강 개발: 포함의 형태를 개선하고, 스케일 접착을 개선하고, 스플래킹의 원인을 줄입니다.

새로운 재료 트렌드 및 엔지니어링 사례 참조

일부 고급 애플리케이션은 다음과 같은 새로운 고온 베어 스틸을 채택했습니다.

M62 (Cr-Mo-V-Ni 시리즈): 우수한 열 균열 저항을 가진 항공 엔진의 주 베어링에 사용됩니다.

크로니두르 30 (질소 합금 마르텐시틱 스틸): 부식 저항성, 열 완화 저항성, 고속 모터에 사용할 수 있습니다.

하이브리드 세라믹 하이브리드 베어 스틸: 마찰 가열을 줄이고 온도 제한 능력을 향상시키기 위해 Si3N4 롤러와 결합.

Actual cases show that the gear box bearing with M50NiL steel and oil mist lubrication system can still maintain its complete structure without signs of spalling or cracking after running on the rail train for more than 2 million kilometers.

베어링 신뢰성은 물질의 성격에서 확장됩니다

열 피로는 고온 베어링의 수명을 제한하는 중요한 병목이 되었으며, 주로 열 사이클에 물질 미세 구조의 불안정한 반응으로 인해 발생합니다.열 피로 실패의 메커니즘을 깊이 이해하고 정밀하게 합금 요소를 최적화함으로써, 열처리 매개 변수 및 미세 구조 제어, 그것은 더 긴 운반 수명과 높은 온도 환경에서 더 높은 신뢰성을 달성 할 수 있습니다.고속 열차와 같은 고열 애플리케이션에서, 금속 장비 및 풍력 터빈 스핀들, 단지 열, 기계,그리고 포괄적 인 설계의 재료 요소는 고온 베어링 성능을위한 견고한 '보호 벽'을 진정으로 설정 할 수 있습니다..