用于滚动轴承的微合金钢 滚动轴承的性能和可靠性在很大程度上取决于制造轴承部件采用的材料。用于滚动轴承的钢必须能够充分被硬化，并有很高的疲劳强度和耐磨性。轴承元件结构和尺寸的稳定性在可预期的操作温度下必须满足。
在用于汽车中所谓的轮毂轴承构件(HBU)和货车的轮毂轴承构件(THU)中，轮毂构成了滚动元件的轴承座圈。一种称为SAE1055的钢种普遍用在HBU／THU这样的锻件上。该钢种的成分如下：0．50-0．60％C，0．60-0．90％Mn，0．050％S(最高)，0．04％P(最高)。其余为铁和常见的杂质。通常将轴承座圈感应淬火。
本发明的目的在于，为滚动轴承尤其是HBU／THU锻件提供一个新钢种，这种钢具有改善的屈服强度，从而提高性能，比如提高疲劳强度和抑制轴向余间隙的产生，和／或使减小THU／HBU的尺寸(重量减少)成为可能。经过感应加热淬火后表面硬度应足以满足上述要求。用一种含有如下组分的微量合金钢达到了这些目的：0．5-0．7％C，0-0．6％Si，0．4-1．2％Mn，0-0．035％S，0．05-0．2％V，80-160ppmN，其余为铁和常见杂质。
本发明的钢种和1055之间主要的区别在于加入相对少量的钒和控制氮的含量。加入了这样的钒和氮后，屈服强度得到显著地增大。
在测试中，使用了以下地材料：-HBU内圈锻件，它用根据本发明的含钒微合金钢制成。该材料被称为1055V。-HBU IR锻件是由SAE1055制成的。(参考物)
这些材料的化学成分见下面表1。
表1．合金的化学成分 化学组分 1055V 1055 C(％) 0.58 0.568 Al(％) 0.03 0.0213 Si(％) 0.16 0.192 P(％) 0.005 0.0091 S(％) 0.022 0.0206 V(％) 0.102 0.001 Mn(％) 0.66 0.711 Cr(％) 0.11 0.118 Ni(％) 0.08 0.102 Cu(％) 0.17 0.132 Mo(％) 0.019 0.035 N(ppm) 100
为获得对该钢种在HBU／THU应用方面的材料性能的认识，作了金相检验和一些材料测试。
HBU／THU的凸缘角部是这类部件最关键的区域，因此用该区域材料加工制作了微拉伸试样。用所说的两种材料的内圈锻件加工的试样进行了拉伸实验测试。对取自靠近轮毂的凸缘部位的试样沿纵轴和横向进行加工。采用正常室温拉伸测试步骤测定了拉伸性能。该材料的拉伸实验结果如下表2所示。
表2．拉伸性能材料极限拉伸强度(MPa)0.2％屈服强度(MPa)1055V9325601055837433
HBU锻件的拉伸实验表明，与参比材料1055相比，含钒微合金钢1055V的屈服强度和极限拉伸强度显著增加；在锻件的凸缘角部位拉伸强度高出近30％。
该微合金钢的疲劳强度通过旋转弯曲实验来确定。旋转弯曲疲劳实验结果表明，在5×106转数下疲劳极限为375MPa。相对于标准的1055疲劳极限增加34％。试样的断口表面表明，所有的断裂都以旋转弯曲疲劳的典型方式开始。(在表面附近的夹杂处开始疲劳)
扭转疲劳实验在由65mm的棒材加工制成的试样上进行。扭转疲劳实验采用阶梯法，从15Hz开始，到5×106个周期结束。由20个测试试样确定高强度的韦勒(Wohler)曲线。
1055V微合金钢的扭转L50疲劳极限是242MP。实验表明钒的微合金化对钢的疲劳强度有很大的影响。实验结果见下表3。
表3．性能比较(MPa)0，2％屈服强度旋转弯曲疲劳极限扭转L5010553892931501055V560375242
进一步的实验表明，在“被锻造”的条件下，微合金化的1055V在周期应力的条件下与1055有相同的缺陷容限。
在钝的缺口冲击试样上进行了冲击性能测试。峰值平均负载接近32kN，吸收的能量为67．2焦耳。与参比合金1055的冲击性能比较增加了26％。