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目录 1

前言 1

第1章 概论 1

1.1　滚动轴承的结构及工作条件对材料性能的要求 1

1.2　轴承失效的主要形式 3

1.2.1　接触疲劳失效 3

1.2.5　断裂失效 5

1.2.4　塑性变形失效 5

1.2.3　腐蚀失效 5

1.2.2　磨损失效 5

1.2.6　游隙变化失效 6

1.3　轴承钢的冶金质量和热处理质量 6

1.3.1　轴承钢的冶金质量控制 6

1.3.2　轴承钢的热处理及其质量控制 7

1.4　滚动轴承的工作表面变质层 8

1.4.1　磨削加工过程中轴承表面的温度分布 10

1.4.2　轴承滚道磨削变质层的类别 11

考参文献 12

第2章 滚动轴承工作表面变质层的金相分析 13

2.1　轴承滚道磨削表面的形貌分析 13

2.2　表面变质层金相分析的取样　取样特点 18

2.3　显微硬度法在表面变质层分析中的应用 19

2.4　表面变质层的金相分析 25

2.5　表面取膜和电子显微镜分析 30

参考文献 34

3.1研究磨削变质层相组织随深度变化的原理及基本公式 35

第3章　轴承工作表面磨削变质层的X射线衍射研究 35

3.1.1　相分析本征强度法 36

3.1.2　真实重量百分比分布递推公式 39

3.2　轴承表面磨削变质层相结构试验研究 40

3.2.1　样物制备 40

3.2.2　物相测试和计算结果 40

3.2.3　分析和讨论 40

3.3　轴承磨削表面残余应力的分析 44

3.3.1　磨削方式与残余应力的关系 44

3.3.4　磨削表面残余应力与材质关系 46

3.3.2　磨削顺序与表面残余应力关系 46

3.3.3　磨削液的作用 46

参考文献 47

第4章　轴承表面氧化膜的电子能谱研究 48

4.1　实用俄歇电子能谱（AES） 48

4.1.1　AES的基本物理过程 48

4.1.2　Auger信号的检测 50

4.1.3　AES的定量分析 51

4.1.4　AES中所反映的化学信息 52

4.1.5　AES的深度剖面分析 53

4.2　实用X射线光电子谱（XPS） 54

4.2.1　XPS的基本物理过程 55

4.2.2　化学位移 56

4.2.3　电子能量分析器 57

4.2.4　XPS的定量分析 58

4.2.5　XPS的数据处理和谱峰解叠 59

4.3.2　表面氧化膜原子浓度的AES—PRO分析 63

4.3.1　样品和仪器 63

4.3　轴承表面氧化膜的AES分析 63

4.4　轴承表面氧化膜的XPS研究 64

4.4.1　样品和仪器 64

4.4.2　氧化膜厚度与轴承性能的关系 64

4.4.3　氧化膜的组分和结构 66

4.4.4　氧化膜组分的定量分析 68

4.4.5　讨论和结论 69

参考文献 72

5.1.2　磨削温度 75

5.1.3　磨削热引起的表面损伤 75

第5章　轴承工作表面变质层的磨削工艺因素分析 75

5.1.1　磨削能量 75

5.1　磨削加工及其工艺因素 75

5.2　磨削工艺试验及其参数的选择 77

5.2.1　磨削工艺试验的参数选择 78

5.2.2　磨削工艺试验 81

5.3　试验套圈滚道表面的磨削变质层分析 84

5.3.1　滚道表面形貌分析 85

5.3.2　滚道表面层显微硬度分布曲线的测试 86

5.3.3　金相分析 88

5.4　影响磨削变质层的工艺因素讨论 90

5.4.1　影响磨削表面质量的主要工艺因素 90

5.4.2　主要因素的转化 91

5.4.3　沟磨工艺因素的特殊性 91

5.4.4　现行磨削工艺的优化 91

参考文献 93

6.2　激光和电子束表面强化 94

6.2.1　激光表面强化 94

第6章　轴承工作表面的现代强化 94

6.1　表面强化技术概况 94

6.2.2　电子束表面强化 96

6.3　气相沉积表面强化 97

6.3.1　真空蒸发 97

6.3.2　溅射镀 97

6.3.3　离子镀 97

6.3.5　气相沉积膜强化轴承表面的应用 98

6.3.4　化学气相沉积（CVD） 98

6.4　离子注入表面强化的特点 99

6.5　离子注入的射程、浓度分布和损伤分布 101

6.5.1　离子注入的射程 101

6.5.2　注入原子的浓度分布 102

6.5.3　离子注入的损伤分布 104

6.6　离子注入工艺的演化 105

6.6.1　反冲注入（RI） 105

6.6.2　动态反冲注入（DRI） 105

6.6.3　离子束混合 105

6.6.4　轰击扩散镀层（BDC） 106

6.6.5　重叠注入 106

参考文献 107

第7章　离子注入用于轴承钢表面改性的试验研究 108

7.1　离子注入强化轴承钢表面硬度的试验研究 108

7.1.1　离子注入试样表面硬度的测定 108

7.1.2　离子注入GCr15试样显微硬度试验 109

7.2　离子注入强化轴承钢表面耐磨性的试验研究 110

7.2.1　实验室常用的磨损试验机 111

7.2.2　磨损试验的测定 112

7.2.3　磨损试验的定量评定 112

7.2.4　离子注入轴承钢的耐磨性试验研究 113

7.3　氮离子注入GCr15钢的接触疲劳试验研究 116

7.3.1　接触疲劳试验机 116

7.3.2　接触疲劳试验的数据处理方法 117

7.3.3　氮离子注入GCr15钢的接触疲劳试验研究 121

7.4　离子注入轴承钢的耐蚀性研究 121

7.4.1　金属腐蚀的基本概念 121

7.4.2　离子注入纯Fe的电极化特性研究 126

7.4.3　离子注入高温轴承钢M50的耐蚀性研究 128

参考文献 130

第8章 氮离子注入强化轴承表面的微观机理 131

8.1　Fe—N系统形成氮化物的一般规律 131

8.2.1　样品和仪器 133

8.2.2　AES—PRO分析 133

8.2　N+重叠注入GCr15钢表面的AES—PR0分析 133

8.3　氮离子重叠注入GCr15钢表面的XPS—PR0分析 134

8.3.1　样品和仪器 134

8.3.2　注入表面氧化膜的结构和厚度 134

8.3.3　氮注入层中的相分析 135

8.4　氮离子注入钢铁材料的X射线衍射分析 137

8.4.1　N+注入工业纯Fe、工具钢和GCr15钢的相分析 137

8.4.2　N+重叠注入样的面间距和点阵参数变化 137

8.6.1　固溶强化 138

8.5　氮离子注入轴承钢的透射电镜分析 138

8.6　氮离子注入GCr15钢强化的机制 138

8.6.2　二类相的弥散强化 140

8.6.3　注入过程的轰击、溅射作用 140

8.6.4　氧化膜减薄 140

8.6.5　重叠注入 141

考参文献 141

附录Ⅰ 压痕长对角线长度L与Knoop硬度值HK的对照表 142

附录Ⅱ 离子注入投影射程表 153