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軸承用于旋轉設備以承受軸向和徑向載荷并減少運行摩擦。軸承部件承受反復的重應力載荷，必須能夠承受這些載荷，同時保持旋轉精度和材料完整性。為實現這一目標，軸承由高硬度材料制成，同時還具有良好的尺寸穩定性、耐磨性和抗滾動疲勞性。

這些軸承以兩種不同的方式硬化。最常見的方法是通過硬化，但表面硬化用于特別困難的應用。

一、通過硬化(TH)

淬硬軸承正如它們聽起來的那樣，軸承組件通過零件具有相同的硬度。用于全硬化軸承的最常見軸承鋼是AISI 52100或同等材料。這是一種高碳鋼（約1.0%），通過馬氏體或貝氏體工藝硬化。由52100鋼制成的完全硬化軸承的最終硬度約為60HRC。滾子通常比環硬1-2 HRC，以實現最長的疲勞壽命。

整體淬硬軸承是標準軸承，在所有行業的大多數應用中都得到成功應用，但在一些特別嚴苛的應用中，整體淬硬軸承無法勝任。

二、表面硬化(CH)

表面硬化軸承具有大約60HRC的類似表面硬度，但保留了更柔軟、更堅韌的核心。這些軸承由低碳鋼（約0.2%）制成，并通過在烤箱中將碳擴散到零件中進行硬化。

這種柔軟、堅韌的核心和高硬度表面的結合使Case Hard軸承非常適合必須抵抗彎曲、扭轉和沖擊載荷的最嚴苛應用，并且比完全硬化的同類軸承使用壽命更長。表面硬化軸承通常經過滲碳處理，但如果采用碳氮共滲處理，它們的表面硬度約為64HRC，甚至可以進一步提高耐磨性、抗疲勞性和軸承壽命。

三、通過硬化與表面硬化

與典型的硬質零件相比，表面硬化工藝所需的工藝時間增加確實會增加成本。在這些嚴苛的應用中，表面硬化軸承具有的許多優點遠遠超過了成本的小幅增加。

四、沖擊載荷和韌性

表面硬化軸承通常具有高殘留奧氏體，而通過硬化軸承則很少。殘余奧氏體柔軟但非常堅韌，具有高延展性。與相對較脆的完全硬化軸承相比，這些特性極大地改善了疲勞壽命和沖擊強度。表面硬化軸承在沖擊載荷應用中的使用壽命更長。

五、抗碎屑

表面硬化軸承中堅硬的核心和高殘留奧氏體可大大延長受污染環境中的使用壽命。由于韌性，這種情況下硬質部分上的碎屑凹痕更淺更窄(c)，而且該凹痕兩側的山丘半徑(r)更大，可最大限度地減少額外損壞。

六、裂性

完全硬化的軸承容易因開裂而失效。通過硬化軸承在表面上具有中性到拉伸的殘余應力。當您將由于軸配合和設計載荷而產生的環向應力添加到此時，它可能接近打開軸承裂縫所需的總力。在風力應用中，有許多未知和可變的載荷也會施加到軸承上，這些載荷很容易超過材料的強度并引發這種故障。

在這里，表面硬化軸承的好處是它們在表面具有壓縮殘余應力，這會在該方程中引入更多的服務系數，并可以消除裂紋萌生。然而，如果裂紋確實開始形成，則壓縮殘余應力將用于保持零件中的裂紋閉合。

如上所述，有兩種不同的表面硬化方法適用于軸承；表面滲碳和表面碳氮共滲。堅韌鋼材系列將外殼碳氮共滲熱處理與特殊鋼合金配方相結合，可最大限度地延長軸承在惡劣條件下的使用壽命。

七、風能應用的結論

在普通應用中，滾動疲勞是唯一需要考慮的問題，因為硬化軸承和表面硬化軸承可以互換使用。一般來說，只有3-5%的軸承故障是由于負載循環引起的材料疲勞，而50%是由污染引起的。再加上風力渦輪機應用中的高波動載荷、速度和環境條件，您會發現表面硬化軸承可顯著延長軸承壽命。