[发明专利]滚动轴承构件

说明书

技术领域

本发明涉及一种滚动轴承构件，尤其是滚动轴承的轴承圈。

背景技术

用于滚动负载的机器元件例如由EP 1 774 187B1以及由EP 1 774 188B1公知。在此涉及由具有马氏体结构的钢构成的滚动轴承元件，尤其是轴承圈，其具有热化学地产生的、富含氮的边缘层。

发明内容

本发明的任务是相对于提到的现有技术进一步改进滚动轴承构件。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的滚动轴承构件来解决。滚动轴承构件优选构造为轴承圈，并且具有如下特征：

-渗氮的(aufgestickt)、具有从外向内减小的氮含量的边缘区，

-具有至少近似恒定的硬度的核心区，

-在边缘区中从外向内减小的残余压应力(Druckeigenspannung)，

-在0.04mm的深度中的870HV 0.3至1000HV 0.3的硬度(接下来也被称为边缘硬度)，

其中，

-0.3mm的深度中的硬度比边缘硬度小最多250HV 0.3。

本发明从如下思想出发，即，在安全性很重要的应用中，例如在航空运输中的机器元件中，除了尽可能高的使用寿命之外还要求有很高程度的损坏容忍度。如果在个别情况下出现首先局部的小损坏，那么机器元件的功能作用必须至少维持到能无危险地停止相应的设备(例如，在飞机的情况下为到达目标机场)。为此，除了尽可能早地识别刚开始的损坏之外还需要所有构件的高损坏容忍度。

在具有渗碳的边缘区的滚动轴承部件的情况下，通过根据本发明限定的关于40μm的深度的最少870HV 0.3且最大1000HV 0.3的硬度，残余应力分布也以如下程度来限定，即，使得在渗氮区的由损坏导致的中断的情况下产生的剪切应力限定为使在翻转应力下的损坏扩展不明显快于在未渗氮的边缘区的情况下的损坏扩展。此外，具有升高的硬度的渗氮材料也会失去延展性；减小的延展性也意味着对损坏扩展的更小的阻力。

通过边缘硬度的所说明的边界以及通过将核心区中的最小硬度与边缘硬度之间的最大差限定为250HV 0.3，提供了如下构件，该构件以最优方式遵守对抵抗损坏产生的高阻力的要求(即足够的硬度和残余压应力)以及对同时抵抗损坏扩展的要求(即高的延展性和不太高的残余应力)。在0.3mm的深度中，以HV 0.3计的硬度大于0.04mm的深度中的硬度的优选75％，尤其是80％。在有利的设计方案中，在滚动轴承构件的表面上的残余压应力的绝对值是最小500MPa且最大1000MPa。在0.05mm的深度中的残余压应力的值小于在表面上的残余压应力的值的优选60％，尤其是50％。

滚动轴承构件的边缘区中的残余压应力至少在滚动轴承构件的未机械负载的状态下存在，其中，在从属权利要求中的所有与此相关的说明也都涉及滚动轴承构件的未机械负载的状态。

在优选的设计方案中，低于边缘区中的氮含量的最大值的80％的深度相应于残余压应力为最大残余压应力的80％的深度的至少1.75倍，尤其是至少2倍，例如3倍。

低于边缘区中的氮含量的最大值的80％的深度，即所谓的80％氮边界相应于残余压应力低于边缘区中的最大残余压应力的值的80％(80％残余压应力边界)的深度的优选最多8倍，尤其最多4倍。因此，根据不同的可行实施形式，80％氮边界位于80％残余压应力边界的1.75倍至4倍之间的范围中或者2倍至4倍之间的范围中或者3倍至4倍之间的范围中或者1.75倍至8倍之间的范围中或者2倍至8倍之间的范围中或者3倍至8倍之间的范围中。

通过在残余压应力以及氮含量的分布以所说明的方式确定出边界的同时对硬度以及硬度差的所提到的限定，提供了如下滚动轴承构件，该滚动轴承构件同样遵守对延展性和硬度的竞争性的要求。尤其是给出了抵抗渗氮区在翻转应力下的局部中断(“损坏”)的扩展的高容忍度以及在很困难的条件(例如在油流中存在污染)下的长的使用寿命。

制成滚动轴承构件的金属材料例如是具有名称M50(AMS 6490/6491、80MoCrV 42-16)或者M50NIL(AMS 6278、13MoCrNiV 42-16-14)的钢。其他可使用的材料在开头引用的现有技术中进行了说明。

附图说明

接下来借助附图详细阐述本发明的实施例。其中：

图1以示意性的截面图示出第一滚动轴承；

图2以横截面图示出第二滚动轴承的轴承圈；

图3以原理图示出在中断的有残余应力的层的情况下剪切应力的构造；

图4示出滚动轴承构件的硬度分布；