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第一作者：張群莉

通信作者：姚建華

第一作者單位：浙江工業(yè)大學(xué)

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.07.011

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（2023YFB4603400）；浙江省“尖兵”攻關(guān)計劃（2023C01064，2024SJCZX0040）；浙江省高層次人才特殊支持計劃（2023R5210）

關(guān)鍵詞：激光固態(tài)相變；GCr15 軸承鋼；滾動接觸疲勞性能；損傷機(jī)理

背景與意義

軸承是現(xiàn)代機(jī)械工程和設(shè)備中至關(guān)重要的組成部分，它在航空、汽車、高速列車等行業(yè)中發(fā)揮著重要作用。高速列車軸承的服役條件較特殊，工作時需要承受極高的轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的離心力，運行過程中會受到?jīng)_擊、腐蝕及高溫的作用。高速列車軸承長期受到周期交變應(yīng)力的作用，其疲勞損傷成為其最常見的損傷形式，通常發(fā)生在軸承的滾動體與滾道之間。該損傷形式主要因為重復(fù)的應(yīng)力作用，材料逐漸疲勞，最終形成微小裂紋，這些裂紋隨著時間的推移而擴(kuò)大，導(dǎo)致軸承失效。為了提升高速列車軸承的使用壽命，需對其表面進(jìn)行強(qiáng)化處理。目前，軸承強(qiáng)化處理以傳統(tǒng)爐內(nèi)熱處理為主，該種方式難以同時保障表面的高硬度和心部的高韌性，且其能源消耗較大。激光表面處理技術(shù)具有傳統(tǒng)方法不可比擬的優(yōu)勢，可獲得比常規(guī)爐內(nèi)熱處理、感應(yīng)熱處理更高的硬度，進(jìn)一步提高其表面性能，同時不會改變心部韌性，故成為高速列車軸承表面性能提升的有效途徑。GCr15 軸承鋼是高速列車軸承常用的材料，其淬透性強(qiáng)，采用常規(guī)激光淬火技術(shù)形成的硬化層深度一般在1 mm以內(nèi)，難以滿足 GCr15 高速列車軸承深層強(qiáng)化的需求。本文采用深層激光固態(tài)相變技術(shù)對GCr15 軸承鋼進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，以期提高GCr15軸承鋼的表面硬度和強(qiáng)化層深度。通過控制工藝參數(shù)得到不同深度的強(qiáng)化層，并采用線接觸圓盤式滾動接觸疲勞測試裝置進(jìn)行疲勞實驗，研究其疲勞損傷機(jī)理，探討強(qiáng)化層深度對滾動接觸疲勞性能的影響，擬為GCr15 軸承鋼的表面強(qiáng)化提供參考。