轴承套圈背后的硬核秘密：渗碳层如何重塑组织与力学性能

摘要

背衬轴承是多辊轧机辊系中的关键部件，其套圈长期承受高频交变重载，容易发生早期滚动接触疲劳失效。为了提高轴承套圈的抗疲劳能力，本文采用深层多段可控气氛渗碳以及双淬火、双回火复合热处理工艺，对套圈表面进行强化处理，同时利用电子背散射衍射（EBSD）和纳米压入实验分析组织与力学性能变化。结果发现，渗碳热处理能够显著改变轴承套圈表层及内部的组织结构和硬度分布。从外径表面至心部，材料的微观组织和硬度呈现出明显的梯度变化：靠近表面的区域经过强化后硬度更高，更有利于抵抗接触疲劳；而心部仍保持一定韧性，有助于承受整体载荷。相比之下，热处理对材料弹性模量的影响并不明显。通过合理的渗碳和热处理工艺，可以在轴承套圈中形成“表面硬、内部韧”的梯度结构，从而为背衬轴承抗失效设计提供参考。

基金资助

国家重点研发计划资助项目（2022YFE0124700）