[发明专利]滚动轴承

说明书

技术领域

本发明涉及一种滚动轴承，其包括外圈、内圈以及在外圈和内圈的滚道上滚动的滚动体。

背景技术

滚动轴承除了由于本来的滚动运行产生的赫兹压力外还时常承受其他的负荷，例如由于振动或高温或温度变换造成的叠加振动负荷，这种振动负荷例如由于摩擦或波动的环境温度或电场所导致，例如由于变频器的运行所导致。典型的应用实例是风力发电机中或螺旋式压缩机等中的传动装置轴承。与设计滚动轴承所依据的平均使用寿命相比较，在这种情况下时常注意到的是明显提前的轴承故障，尽管赫兹表面压力非常明显处于耐久强度以下。这些故障的特征是：表面下方形成裂纹，形成所谓的麻点，其中，这些裂纹在远低于比较应力最大值时就已出现。该裂纹以带状形式在表面下方的材料中扩宽，这些裂纹大多朝向表面弯曲。因为在对这样的结构件进行材料试验时，这些带则在经浸蚀的金相显微照片中因为未经不被浸蚀而明显地清晰突出，所以它们被称之为“白色带”或“白蚀裂纹”或在大裂纹的前期阶段中被称之为“白蚀区”。这些裂纹当滚动轴承结构件的边缘层被施加以氢作用时还时常提早地出现。当润滑剂在轴承圈与滚动体之间在滚动间隙中承受负荷的话，氢例如从润滑轴承的而且通常由碳氢化合物构成的润滑剂中被释放。该轴承故障一般是被归因于这些裂纹，因为试验已经表明，在边缘层中一般的疲劳现象(如内在应力改变或材料强度的下降)并未出现。

由DE 10 2007 055 575 A1公知了滚动轴承及滚道元件，其中，特别鉴于开头所提到的麻点形成问题，为了实现该滚动轴承很长的使用寿命而设置为：在滚道表面下方从0到约40μm的整个深度范围内具有至少约400MPa高度中的内在压应力。这个结构方案基于如下认知，即，该裂纹形成及裂纹生长可以通过在材料边缘层中合适的内在压应力被压制，这使得使用寿命得到提高。这种提高的内在压应力则以机械方式例如通过硬面车削(Hartdrehen)或高速铣削以及适当的边缘层硬化方法(例如热油喷射)来产生。这就是说，需要复杂的工作步骤及后加工步骤。

发明内容

本发明所基于的问题是：给出一种滚动轴承，其中，以简单方式使裂纹形成的倾向降低。

为了解决这个问题，根据本发明，在开头所述类型的滚动轴承中，内圈和/或外圈的滚道和/或滚动体的表面具有抛光层(Brünierschicht)，并且内圈和/或外圈和/或滚动体由如下的钢制成，所述钢至少在抛光层下面具有至少58HRC(洛氏硬度)的硬度，并且所述钢至少在抛光层下面具有：

-至少在边缘层中为0.03-0.8％的氮含量，其中，氮是至少部分是溶解的，

-至少在边缘层中为0.1-1.2％的碳含量，

-≤0.4％的镍含量，

-为0.2-1.0％的硅含量，

-≥1.0％的铬含量，

-≤0.008％的硫含量，

-≤15ppm的氧含量，

-≤50ppm的钛含量，

其中，溶解在所述钢中的氮的含量为至少0.02％，

其中，所述抛光层作为包含Fe₂O₃，Fe₃O₄和FeOOH的混合层存在。

根据本发明，通过施加抛光层以及通过与此相关地有利地选择所用钢中的元素份额，减小轴承结构件发生开头所介绍的裂纹形成的倾向。这个基于如下认知，开头所提及的、附加于本来的滚动负荷或赫兹压力外所产生出现的负荷则在钢中引发了促进裂纹的确定过程。因此振动、电场以及在边缘侧加载的氢引发了钢中的位错形成和位错运动。此外，较高的温度如同可能的氢含量都会提高这种可运动性，因此同样都是促进位错的。此外，在钢中一般总会存在如氧化物、硫化物、碳化物的组分或其他的缺陷位置，在这些位置处，由于局部的应力过高而特别容易地发生位错的形成。如果这时上述的外部因素继续起作用的话，则可能形成滑移带，滑移带在一定时候达到临界尺寸并因此导致裂纹形成。裂纹可以容易地扩宽，于是这导致滚动轴承的故障。远低于正常的、可持久承受的应力的那样的应力就足够导致滚动轴承的故障了。