微剥落或表面损伤是一种表面失效机制，常见于重载、非共形、滚–滑润滑接触的现代机械部件(如轴承和齿轮)。这种损伤由粗糙峰级别的滚动接触疲劳引起，其发生是由于滚动接触时重复的粗糙峰应力波动，可用在滚动表面上形成的无数微裂纹及微剥落来表征，一般发生在油膜厚度不足以完全分开滚动表面的不良润滑条件(低Λ🎶值)下，载荷分别由粗糙峰–粗糙峰接触和润滑剂承受。因为当前的趋势是使用更稀薄的润滑剂来最大限度地改善机械部件的效率，重点关注的是了解微剥落现象，设计更能抗微剥落并承受更高功率密度的滚动表面。

现今已将微剥落确认为一种表面接触疲劳现象，其涉及轻微磨损与粗糙峰疲劳之间的竞争。通过修正表面的跑合或去除疲劳材料层，轻微磨损可减少微剥落坑的形成。已证实：如抗磨、减摩、极压类添加剂对增强或推迟微剥落的形成具有重要作用。防止粗糙滚动表面磨损的添加剂可增强微剥落坑的形成，其一般维持高的表面粗糙度幅值，因而可维持高的摩擦因数或增加摩擦因数，极大增加了微剥落的风险。相比之下，允许一定程度的跑合磨损或减小摩擦因数的添加剂常减小微剥落的风险。有关文献重点探索了ZDDP抗磨添加剂的作用，其对滑动摩擦有益，但对滚动摩擦可能有害。最近的一项研究表明：微脱落的因素较更衡量于跑合磨损情况的因素较ও，而非文献[5]所述的取决于最终形成的摩擦膜的厚度。在这种情况下，充分的跑合磨损会大大减小微剥落的风险。

然而，在缺少添加剂的情况下，其他因素(如运行工况、钢的表面、冶金性能)受到更多的关注。假如Λ🥀值非常低且缺少抗磨添加剂，则苛刻的接触条件一般会导致更高的微剥落甚至是磨损的风险。文献[13]认为微剥落的起始及扩展主要受工作应力控制；文献[14]认为增加滑滚比会产生长的滑动距离，从而加速微剥落。无论如何，在达到某个门槛值前，轻微磨损占主导地位并可减少微剥落损伤。另外，一般认为负滑动(较慢的运动表面)对微剥落损伤的发生及微剥落损伤的程度有害，这是由于增加了加压油效应，有助于打开裂纹，尽管有些研究给出相反的结论，即由于磨损较少，与负滑动相比，正滑动会使微剥落损伤发展得更快。

除运行工况外，重点研究了表面形貌及材料的作用。研究显示：表面层模糊度是微龟裂的为主诱因🌞，粗糙–光滑接触对较光滑表面有害。在这种情况下，粗糙表面诱发光滑表面的疲劳微循环，因而促进微剥落损伤。由另一表面粗糙度引起的应力波动一般仅发生在光滑表面。另外，粗糙峰相对滚动方向的取向对微剥落的程度有重要影响，与纵向粗糙峰相比，横向粗糙峰更有害；粗糙峰横向列置诱发应力波动并加速微剥落损伤。

另外重点考虑的是钢材及其性能(如硬度)。轴承及齿轮表面应具有足够高的硬度(58~66 HRC)以承受较高的Hertz接触应力(>1 GPa)。滚动接触疲劳寿命一般与硬度水平成正比，从Olver研究严重微剥落损伤开始，以前的研究表明：出现微剥落损伤时，表面能洛氏硬度起主要是能力。在这种情况下，微剥落损伤是如此严重，以致快速的材料损失不是由于传统磨损，而是由于滚动接触疲劳，其导致高的磨损率，最后是尺寸的损失。当试样的硬度软于对偶件的硬度时会加速严重微剥落磨损，硬的对偶件保持高的塑性指数(在对偶件上引起塑性变形的能力)，进一步损伤软的试样。在考虑仅轻微剥落损伤(即表面疲劳与轻微磨损处于竞争状态)时，Oila等的研究表明较硬的钢表面导致更早的微剥落起源，然而其扩展速率明显慢于软表面。最近，Vrcek 等开发了一种用盘–盘布置来研究微剥落及磨损性能的方法，结果显示：对同样是正处在较高洛氏硬度的水平的两较硬表面上，随着较小的略微有损坏而发生了更严重的微裂开拉伤。♐另外，假如粗糙的对偶件较软，则硬度差完全可消除微剥落损伤。然而，为了更深入了解硬度对表面损伤(即微剥落及磨损现象)的影响以便选择材料及其热处理，则需更进一步的研究。

Aleks Vrcek等的研究重点在于不良润滑条件下表面损伤(即微剥落及磨损损伤)中表面硬度差的重要性。使用3种轴承钢进行2种热处理(即表面感应硬化(SIH)及全淬硬(TH))，重点突出应用SIH热处理在表面及次表面区域引入有益的残余压应力给零件的疲劳带来的好处。结果建议：当会出现微脱层时，在面上氏硬度级别实现高度的状况下，选定 恰当的热治疗比选定 更佳的滚柱轴承钢因素极为己任要。

♐Aleks Vrcek等在分界湿润必要条件下能盘-盘现场实验摆设研究方法区别钢种的面上损害(即微脱层及破损)，由3种的轴承钢种定制的经SIH办理的毛糙对偶件主要与TH办理的G3及SIH办理的G55钢通畅制样接触的面积。立于现场实验最终总结有以下报告:

🎉1)行动速度快的竖直表层仅经得起严重板材损害及塑性弯曲变形弯曲变形，不在其对竖直表层的对表层光洁度值怎么样去 。然后，行动太慢的竖直表层经得起其他的板材损害格局，考量于坯料与对偶件的表层光洁度差。别的，对偶件的用料对G3钢坯料的微龟裂或板材损害无为显著引响，其仅考量于对光洁度。

ꦿ2)对竖直试件，辩认出3种主要是从外表影响玩法情形:若果试件较硬，则仅进行不严重的摩擦；若果试件与对偶件硬性同一，则微脫落及不严重的摩擦同時来源于；若果试件相对较软，则从外表忍受严重的微脫落摩擦，比摩擦率可可高达前2种情形的50倍。

3)在类似的硬度水平下，SIH处理的G55试样比TH处理的G3试样具有更好的表面疲劳抗力。当硬度差约为140 HV₁(G55)及30HV₁(G3)时发生从微剥落向严重微剥落磨损的转变。

ꦿ4)考虑到探究在多种坚硬程度差下耐压时样品外壁下裂开的形貌及G55乏力特点好于G3的自身缘故，需信完成进那步的冶金工业学测试方法。

（文章为节选，学习资料略）

ꩲMicro-Pitting and Wear Characterization for Different Rolling Bearing Steel:Effect of Hardness and Heat Treatments

来源：《Wear》,2020,458-459:203404.

笔者：Aleks Vrcek 等

全文翻译：刘亚枫

校对：刘光

处理、word排版：的轴承自媒体社

（特征：轴承套报刊内容社）

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