專利名稱：用于增加風(fēng)力渦輪機(jī)的主要鋼機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于增加風(fēng)力渦輪機(jī)的主要鋼機(jī)械零件的疲勞強(qiáng) 度和/或用于減小在這樣的鋼機(jī)械零件中形成所謂的"白色腐蝕裂紋
(white etching crack)"或"脆性剝落(brittle flake)"的趨勢(shì)的方法。
本發(fā)明不限于此，具體目的在于將這樣的方法應(yīng)用于完全或幾乎 完全由鋼制成以及與其它鋼機(jī)械零件接觸的機(jī)械零件，其中當(dāng)兩種機(jī) 械零件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，它們?cè)诒舜酥蠞L動(dòng)和/或滑動(dòng)。
背景技術(shù)：
這樣的鋼機(jī)械零件可以是例如風(fēng)力渦輪機(jī)的齒輪箱的軸承，例如 這種軸承的軸承環(huán)或滾子元件(roller element)等。
已知當(dāng)機(jī)械零件在彼此之上滾動(dòng)和滑動(dòng)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一定的磨損和 疲勞癥狀。
根據(jù)用于例如風(fēng)力渦輪機(jī)以便以旋轉(zhuǎn)方式支撐風(fēng)力渦輪機(jī)外殼內(nèi) 的轉(zhuǎn)軸或者例如用于行星齒輪單元(planetary gear unit)以支撐與行星 架關(guān)聯(lián)的行星輪的特定球軸承和滾子軸承，已知這種疲勞的具體形式。
己經(jīng)被加載例如超過2,500小時(shí)或者例如超過10，000小時(shí)之后，可 在這樣的軸承中觀察到疲勞現(xiàn)象，其中脆性剝落剝離軸承的滾子元件 或軸承表面。
所述脆性剝落的形成總是伴隨有在所述機(jī)械零件表面下面的相變 區(qū)域(transformed area)和/或較小裂紋的形成。例如在疲勞研究的背景中，這些裂紋和區(qū)域通過顯微鏡能夠是可 見的。
其中，從已經(jīng)受到很長(zhǎng)時(shí)間的滾動(dòng)和/或滑動(dòng)載荷的機(jī)械零件取樣 品，這之后，用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)產(chǎn)品侵蝕該樣品，以便能夠清楚地觀察到 裂紋和相變區(qū)域。
由于所述滾動(dòng)和/或滑動(dòng)的結(jié)果而出現(xiàn)的疲勞特性在于在脆性剝 落處或者在脆性剝落附近，能在顯微鏡下觀察到在顯微鏡下顏色為白 色的裂紋、區(qū)域、帶和/或?qū)印?br> 同樣，能在顯微鏡下觀察到的前述特性通常被指示為白色腐蝕裂 紋、白色腐蝕區(qū)域、白色腐蝕層、白色腐蝕帶等等。
這些相變的白色腐蝕區(qū)域和白色腐蝕裂紋可在它們生長(zhǎng)的材料夾 雜物周圍形成。
根據(jù)目前的科技發(fā)展水平，由于滾動(dòng)和/或滑動(dòng)載荷的結(jié)果而出現(xiàn) 的脆性剝落和白色腐蝕裂紋的形成的潛在機(jī)制仍然是未知的。
一些人認(rèn)為脆性剝落的形成由來自潤(rùn)滑油中的氫自由基滲入鋼中 引起，但是該理論似乎不恰當(dāng)。
根據(jù)加載過程中應(yīng)力的出現(xiàn)也不可能解釋所述疲勞現(xiàn)象，這是因 為，實(shí)際上，在機(jī)械零件負(fù)荷水平顯著低于在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)所述機(jī)械零 件進(jìn)行疲勞測(cè)試所觀察到的負(fù)荷水平下已經(jīng)出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象。
所述疲勞現(xiàn)象當(dāng)然是不希望的，這是因?yàn)槠錄Q定機(jī)械零件的壽命。已知的機(jī)械零件，例如齒輪箱的行星齒輪單元的行星輪軸承
(planet bearing)等，或者受到類似負(fù)荷的其他機(jī)械零件，由通常根據(jù) 一些方法等硬化以便改善其機(jī)械性能的類型的鋼制成。
根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展水平，許多機(jī)械零件由以下類型中的一個(gè)的 硬化鋼制成所謂的全硬化鋼、表面硬化鋼、感應(yīng)硬化鋼或激光硬化 鋼。
全硬化鋼具有按重量計(jì)通常在0.9%和1.1%之間的碳含量。
在其生產(chǎn)過程中，全硬化鋼受到的熱處理包括將鋼加熱到鐵/碳相 圖的奧氏體區(qū)(825T:至95(rC)，熱處理之后使鋼在冷水、油或空氣 中快速冷卻。
使用這樣的鋼來制造機(jī)械零件的優(yōu)點(diǎn)在于，其具有高硬度和耐磨性。
因此，理由是，作為快速冷卻的結(jié)果，鋼按照細(xì)晶馬氏體結(jié)構(gòu)結(jié)
曰
曰曰o
據(jù)此，很大程度上存在的碳一方面由于快速冷卻的結(jié)果而部分地 包含在鐵內(nèi)，使得金屬基體由馬氏體結(jié)構(gòu)形成，其中存在較高的內(nèi)應(yīng) 變，這有助于金屬基體的高硬度。
另一方面，鉻以及也可能的其他元素的存在使可利用的碳與鐵的 結(jié)合改善或穩(wěn)定，以便形成碳化物，從而為金屬基體提供額外的硬度。
作為變化形式，冷卻過程中溫度的變化可控制成使得獲得具有貝 氏體結(jié)構(gòu)而不是馬氏體結(jié)構(gòu)的金屬基體。這種全硬化鋼的另一優(yōu)點(diǎn)是，其生產(chǎn)相當(dāng)便宜，這是因?yàn)槠浔壤?如表面硬化鋼在爐中停留更少的時(shí)間，通常少于8小時(shí)。
然而，這種全硬化鋼具有相當(dāng)高的脆性，并且，如已經(jīng)提到的， 由于零件在彼此之上滾動(dòng)和/或滑動(dòng)的反復(fù)加載，脆性剝落將如上所述 剝離。
表面硬化鋼具有較低的總碳含量，通常按重量計(jì)在0.1%和0.3%之
間，其中，這種鋼受到被稱為表面硬化的特殊熱處理。
在這樣的表面硬化過程中，通過將鋼加熱并使其暴露到碳和/或富 氮環(huán)境中而使鋼滲碳或碳化。
因此，被加熱的鋼的外層吸收碳和/或氮，其中滲透深度隨暴露時(shí) 間長(zhǎng)度的增加而增加。
滲碳或碳化之后，也通過冷卻鋼來使鋼硬化。
表面硬化鋼的優(yōu)點(diǎn)在于，工件的外層，由于其較高的碳和/或氮含 量以及由于恰當(dāng)?shù)挠不?，將具有硬的和耐磨的馬氏體結(jié)構(gòu)，而具有較 低碳含量的工件心部將具有較高的韌性，并且較易于加工。
表面硬化可能花費(fèi)若干小時(shí)(10至150小時(shí))，這是有利的，因?yàn)?其是高價(jià)過程。
獲得具有硬化外層和更韌性心部的工件的可選方式取決于感應(yīng)硬 化或激光硬化。
在感應(yīng)硬化的情況下，借助于線圈使高頻感應(yīng)電流感應(yīng)到待硬化 工件的外表面，其結(jié)果是，這些外層被加熱。在激光硬化的情況下，借助于激光使外表面得到加熱。
然后，例如在充滿水、油等的罐中，通過以恰當(dāng)?shù)姆绞绞构ぜ?速冷卻使工件淬火。
結(jié)果，感應(yīng)硬化鋼和激光硬化鋼也是有利的，這是因?yàn)橛捎谶m當(dāng) 的硬化，外層具有硬的和耐磨的馬氏體結(jié)構(gòu)，而工件心部具有較高的 韌性，并且更易于加工。
另外，這兩種技術(shù)是有利的，這是因?yàn)樗鼈兛煞浅？焖俚剡M(jìn)行， 這暗示它們是相當(dāng)廉價(jià)的過程。
如上所述，在根據(jù)已知方法由上述類型的鋼中的一個(gè)制成的機(jī)械 零件中出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，其中，在某些情況下，由于機(jī)械零件在彼此之 上滾動(dòng)和/或滑動(dòng)的負(fù)荷而形成脆性剝落。

發(fā)明內(nèi)容
同樣，本發(fā)明的目的在于改善上述和其他缺陷中的一個(gè)或若干個(gè)。
具體來說，本發(fā)明的目的是一種實(shí)際的和經(jīng)濟(jì)有利的方法，利用 該方法，能減小風(fēng)力渦輪機(jī)的鋼機(jī)械零件例如軸承形成脆性剝落的趨 勢(shì)和/或能增加這樣的機(jī)械零件的通常的疲勞強(qiáng)度。
為此，本發(fā)明涉及一種用于增加風(fēng)力渦輪機(jī)的主要鋼機(jī)械零件的 疲勞強(qiáng)度和/或用于減小在這樣的鋼機(jī)械零件中形成所謂的白色腐蝕裂 紋或脆性剝落的趨勢(shì)的方法，其中，所述方法包括使機(jī)械零件至少部
分地由具有按重量計(jì)在0.4%和0.8%之間碳含量的硬化鋼制成。
為此，根據(jù)本發(fā)明，在一定觀察的基礎(chǔ)上可以得出結(jié)論，具有按重量計(jì)在0.4%和0.8%之間碳含量的硬化鋼在滾動(dòng)和/或滑動(dòng)負(fù)荷下令人
驚奇地顯示沒有或很少有形成白色腐蝕裂紋、白色腐蝕區(qū)域等的趨勢(shì)， 并且因此，這樣的鋼也顯示更抵制脆性剝落的形成，或者，總之，具 有較好的疲勞強(qiáng)度。
自然地，根據(jù)本發(fā)明的這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，由具有按重量計(jì)在0.4% 和0.8%之間碳含量的硬化鋼制成的風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)械零件具有較長(zhǎng)的壽命。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方法，由硬化鋼制成的風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)械零件 的上述元件借助于全硬化來硬化，并且優(yōu)選地，所述元件甚至是被完 全地全硬化。
然而，根據(jù)本發(fā)明的可選方法，還能在例如超過其外表面的特定 硬化深度上通過借助于感應(yīng)硬化或激光硬化來硬化由具有按重量計(jì)在 0.4%和0.8%之間碳含量的硬化鋼制成的風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)械零件的上述 元件來獲得改善的疲勞強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的這種方法的優(yōu)點(diǎn)是，由于恰當(dāng)?shù)剡x擇碳含量而獲得 了較高的疲勞強(qiáng)度，然而盡管如此，該技術(shù)仍是相當(dāng)便宜的，這是因 為全硬化、感應(yīng)硬化或激光硬化比例如應(yīng)用表面硬化的生產(chǎn)過程便宜 許多倍。
根據(jù)本發(fā)明甚至更優(yōu)選的方法，當(dāng)冷卻風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)械零件的 上述元件的鋼以便使其硬化時(shí)，溫度隨時(shí)間的變化被控制成使得獲得 具有很少或沒有碳化物形成的主要馬氏體金屬基體，例如含有至少50% 的馬氏體的金屬基體，但優(yōu)選甚至為含有具有或沒有一點(diǎn)殘余奧氏體 的80%的馬氏體的金屬基體。
根據(jù)本實(shí)施方式的這種鋼的優(yōu)點(diǎn)是，其非常硬且非常耐磨。能通過當(dāng)硬化鋼時(shí)非常快速地冷卻其來獲得大量存在的馬氏體。
在這種情況下，人們必須特別關(guān)心待冷卻鋼的心部的部分也足夠 快速地冷卻，使得心部沒有得到機(jī)會(huì)結(jié)晶成珠光體。
當(dāng)由于足夠快速地冷卻而在心部也形成馬氏體時(shí)，人們說成是完 全地全硬化鋼。
根據(jù)本發(fā)明的另一方法，當(dāng)冷卻風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)械零件的上述硬 化元件的鋼以便硬化鋼時(shí)，溫度隨時(shí)間的變化被控制成使得獲得具有 很少或沒有碳化物形成的主要貝氏體金屬基體，例如含有至少50%的貝 氏體的金屬基體，但更好的是含有80%的貝氏體的金屬基體。
這樣的貝氏體結(jié)構(gòu)通過在淬火過程中以比必要的略微慢來冷卻待 硬化的機(jī)械零件而獲得，以便獲得具有馬氏體結(jié)構(gòu)的金屬基體。
具體來說，利用一種根據(jù)本發(fā)明的上述方法，優(yōu)選地以表面的一
部分測(cè)量將碳化物的形成限制到少于2°/。的碳化物。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選方法，用以下元素中的一個(gè)或其組合來對(duì)
待硬化的鋼進(jìn)行合金化Cr、 Mn、 Si、 Mo、 V。
通過以恰當(dāng)?shù)姆绞浇M合這些以及可能的其他元素，例如當(dāng)存在的 元素限制碳化物等形成時(shí)，可獲得具有改進(jìn)質(zhì)量的合金鋼。
當(dāng)將該方法應(yīng)用于風(fēng)力渦輪機(jī)的軸承，具體是應(yīng)用于所關(guān)心軸承 的軸承環(huán)和/或滾子元件中的一個(gè)或若干個(gè)，或者齒輪箱的零件，例如 風(fēng)力渦輪機(jī)齒輪箱的軸承時(shí)，本發(fā)明證明是尤其有用的。


為了更好地解釋本發(fā)明的特性，參考附圖l僅通過舉例而沒有以任 何方式限制來描述根據(jù)本發(fā)明的以下優(yōu)選方法，其中
該圖l表示風(fēng)力渦輪機(jī)齒輪箱的錐形滾子軸承，通過截面所見，該 軸承根據(jù)本發(fā)明方法制成。
具體實(shí)施例方式
主要由鋼制成的機(jī)械零件在彼此之上滾動(dòng)和/或滑動(dòng)、并且可能出 現(xiàn)在引言中討論的疲勞現(xiàn)象的許多應(yīng)用領(lǐng)域是已知的。
本發(fā)明還關(guān)心的典型應(yīng)用領(lǐng)域是齒輪箱領(lǐng)域以及軸承領(lǐng)域，更具 體的說，是風(fēng)力渦輪機(jī)的齒輪箱和軸承領(lǐng)域。
如己知的，風(fēng)力渦輪機(jī)配備有齒輪箱，輸入軸連接到齒輪箱或者 由風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸形成，而輸出軸連接到發(fā)電機(jī)等。
齒輪箱通 常包括一個(gè)或若干個(gè)具有平行軸的齒輪傳動(dòng)裝置(gear wheel transmission)和/或行星齒輪單元，借助于該齒輪傳動(dòng)裝置和/或 行星齒輪單元，在齒輪箱的輸出軸處，風(fēng)力渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)子葉片的慢速 旋轉(zhuǎn)變換成快速旋轉(zhuǎn)。
在這樣應(yīng)用中，風(fēng)力渦輪機(jī)外殼內(nèi)或齒輪箱外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)軸借助于 一對(duì)軸承而以軸承方式安裝，或者在更完整的風(fēng)力渦輪機(jī)設(shè)計(jì)中，借 助于僅一個(gè)主軸承安裝。
此外，在這樣的應(yīng)用中，旋轉(zhuǎn)部件如齒輪單元和/或齒輪傳動(dòng)裝置 的齒輪、軸和行星架借助于一個(gè)或若干個(gè)軸承而被以軸承方式安裝在 例如旋轉(zhuǎn)行星架上或者被以軸承方式安裝在例如齒輪箱的外殼內(nèi)。
圖l表示了這樣的軸承的例子，通過截面所見，其中，在這種情況下，軸承是具有外軸承環(huán)2和內(nèi)軸承環(huán)3的錐形滾子軸承1，在外軸承環(huán)
2和內(nèi)軸承環(huán)3之間設(shè)置有錐形滾子4。
例如內(nèi)軸承環(huán)3由此能夠按固定方式連接到風(fēng)力渦輪機(jī)的旋轉(zhuǎn)的 轉(zhuǎn)軸，而外軸承環(huán)2能夠連接到齒輪箱的固定外殼或風(fēng)力渦輪機(jī)的外 殼，但是相反方式同樣也是可以的。
在軸承l(wèi)用作行星輪軸承的另一種情況下，內(nèi)軸承環(huán)3能以固定方 式連接到行星架上的行星軸(planet shaft)，而外軸承環(huán)2連接到行星 輪，該行星輪由于組合的齒與中心安裝的太陽(yáng)齒輪和行星齒輪嚙合的 結(jié)果而受到展開運(yùn)動(dòng)(unrolling movement)。
清楚的是，在外軸承環(huán)2和內(nèi)軸承環(huán)3相對(duì)于彼此的相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程 中，錐形滾子4在座圈5上滾動(dòng)和/或從軸承環(huán)2和3滑落。
根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展水平，這些事實(shí)都是已知的。
對(duì)于本發(fā)明重要的是，在這樣的應(yīng)用中，但同樣也在其他應(yīng)用中， 觀察到在已經(jīng)操作一段時(shí)間例如通常約10，000小時(shí)之后，在機(jī)械零件， 這種情況下是軸承環(huán)2和3以及錐形滾子4的滾動(dòng)和/或滑動(dòng)過程中出現(xiàn) 一定的疲勞現(xiàn)象，到目前為止，科學(xué)家還不能夠解釋這些。
據(jù)觀察，在上述機(jī)械零件2-4中的一個(gè)或若干個(gè)的表面上，脆性剝 落可能幵始碎裂。
此外，如在引言中解釋的，伴隨這樣的疲勞現(xiàn)象，還觀察到腐蝕 之后在顯微鏡下顏色為白色的裂紋("白色腐蝕裂紋")和/或相變區(qū) 域("白色腐蝕區(qū)域")，這意味著，這些區(qū)域可能不再受到腐蝕劑 的影響。在低負(fù)荷下可能已經(jīng)出現(xiàn)這種特殊的疲勞形式。
根據(jù)本發(fā)明，通過使軸承零件2-4中的一個(gè)或若干個(gè)完全地或部分 地由相對(duì)于上述滾動(dòng)和/或滑動(dòng)負(fù)荷具有較高疲勞強(qiáng)度的鋼制成，來解 決該問題。
根據(jù)本發(fā)明，能夠通過使用具有按重量計(jì)在0.4%和0.8%之間碳含
量的鋼來獲得較高的疲勞強(qiáng)度或形成所謂的白色腐蝕裂紋或脆性剝落 的減小的趨勢(shì)，其中鋼受到硬化形式的熱處理。
具有按重量計(jì)在0.4%和0.8%之間較平均的碳含量的這種硬化鋼在 機(jī)械零件例如風(fēng)力渦輪機(jī)的軸承中的使用與最常見的方法相反，在該 最常見的方法中，選擇用于硬化元件的鋼總是為具有較高碳含量(通 常在0.9%和1.1%<3之間)的鋼，這是因?yàn)樵隈R氏體結(jié)構(gòu)或貝氏體結(jié)構(gòu)中 更多的碳夾雜物導(dǎo)致更大的硬度和耐磨性。
于是，我們知道完全地全硬化的軸承中，鋼具有按重量計(jì)在0.9% 和1.1%之間的上述范圍內(nèi)的碳含量。
已知的可選解決方式是使用表面硬化的機(jī)械零件，如在引言中解 釋的，該機(jī)械零件帶有具有較低碳含量(按<3重量計(jì)0.1%至0.3%)以及 較高韌性的心部，而機(jī)械零件的外表面被滲碳或碳化，從而導(dǎo)致在所 述外層也有較高的碳含量，并且，其中這些外層具有較高的硬度和耐 磨性。
根據(jù)本發(fā)明，通過使用具有按重量計(jì)在0.4%和0.8%之間的平均碳 含量的鋼，以及通過正如具有較高碳含量的常規(guī)的全硬化鋼、激光硬 化鋼或感應(yīng)硬化鋼那樣全硬化這種鋼，獲得了如根據(jù)目前技術(shù)發(fā)展水 平所期望的鋼，就硬度和耐磨性來說，這種鋼具有較低的機(jī)械質(zhì)量， 但關(guān)于零件在彼此之上滾動(dòng)和/或滑動(dòng)的負(fù)荷，具有更好的疲勞強(qiáng)度。但是，總的來說，本發(fā)明證明，由根據(jù)本發(fā)明的鋼制成的機(jī)械零 件的壽命，具體是風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)械零件，例如風(fēng)力渦輪機(jī)的齒輪箱 的壽命由此而增加，這是因?yàn)楦鶕?jù)本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，所述壽命首先受到太 低的疲勞強(qiáng)度的限制。
與通常所假定的相反，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，使機(jī)械零件的壽命限制到某一 最大值的不是機(jī)械零件的硬度和耐磨性。
因此，根據(jù)本發(fā)明，使用具有按重量計(jì)超過0.9%的碳含量的用于 待硬化的風(fēng)力渦輪機(jī)的軸承或其他機(jī)械零件的元件的全硬化鋼或者具 有帶有同樣高的碳含量的滲碳或碳化外層的表面硬化鋼是不必要的。
相反，根據(jù)本發(fā)明，更好的是使用具有按重量計(jì)在0.4%和0.8°/。之 間平均碳百分比的硬化鋼，產(chǎn)生略微低的硬度，但是更好的疲勞強(qiáng)度， 并且因此，總的來看，具有較好質(zhì)量的材料來用于持久應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方法，由具有平均碳含量的硬化鋼制成的軸承l(wèi) 的上述元件由借助于全硬化來硬化，更好的是被完全地全硬化，這是 因?yàn)閷?duì)比一些其他技術(shù)，這是簡(jiǎn)單且廉價(jià)的技術(shù)。
根據(jù)符合本發(fā)明的可選方法，具有按重量計(jì)在0.4%和0.8%之間平 均碳含量的軸承l(wèi)的特定鋼元件例如在其外表面也借助于感應(yīng)硬化或 激光硬化來硬化，例如直到特定硬化深度。
用于改善疲勞強(qiáng)度的這種方法也是令人感興趣的，這是因?yàn)楦袘?yīng) 硬化和激光硬化能夠快速進(jìn)行，并且也是相對(duì)廉價(jià)的技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)冷卻鋼以便使其硬化時(shí)，溫度隨時(shí)間的變化優(yōu)選 地被控制成使得獲得具有優(yōu)選為僅很少或沒有碳化物形成的主要馬氏體金屬基體，甚至以表面的一部分測(cè)量?jī)?yōu)選地碳化物含量低于2%。
可選擇地，冷卻能被控制成使得獲得具有優(yōu)選為僅很少或沒有碳 化物形成的主要貝氏體金屬基體，甚至以表面的一部分測(cè)量?jī)?yōu)選地低 于2%的碳化物。
根據(jù)依照本發(fā)明的方法的鋼金屬基體優(yōu)選地含有至少80%的和更
好的是90%的馬氏體或可選地貝氏體。
為了進(jìn)一步改進(jìn)硬化鋼的質(zhì)量，不排除根據(jù)依照本發(fā)明的另一優(yōu)
選方法，用例如Cr、 Mn、 Si、 Mo、 V等元素或其組合來對(duì)鋼進(jìn)行合金 化。
這樣，例如能降低臨界冷卻速度，其中仍然獲得了完全的全硬化， 使得也能限制鋼中的熱應(yīng)力，并且例如，還能避免由全硬化引起的裂 紋的形成。
根據(jù)本發(fā)明的特定方法，因?yàn)橐猿Ｒ姷娜不^程或者借助于感 應(yīng)硬化或激光硬化并且例如優(yōu)選地不借助于表面硬化，鋼得到硬化， 所以可獲得巨大節(jié)約，這是因?yàn)樵诔Ｒ姷娜不?、激光硬化或感?yīng)硬 化的情況下比在表面硬化的情況下，鋼在爐內(nèi)停留更短的時(shí)間。
清楚的是，根據(jù)本發(fā)明的方法能應(yīng)用于用已知的鋼類型出現(xiàn)上述 疲勞現(xiàn)象的許多類型的機(jī)器零件或風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)械零件，例如制造 風(fēng)力渦輪機(jī)的軸承或風(fēng)力渦輪機(jī)的齒輪箱零件等，或者大型起重裝置 如起重機(jī)的零件等，或者旋轉(zhuǎn)零件例如轉(zhuǎn)子和交流發(fā)電機(jī)以及許多其 他可能的對(duì)象。
本發(fā)明還具體涉及風(fēng)力渦輪機(jī)的軸承的處理，其中應(yīng)用根據(jù)本發(fā) 明的用于增加疲勞強(qiáng)度和/或用于降低形成白色腐蝕裂紋或脆性剝落的趨勢(shì)的這種方法，具體是軸承的軸承環(huán)和/或滾子元件中的至少一個(gè)或 若干個(gè)至少部分地由具有按重量計(jì)在0.4%和0.8%之間碳含量的硬化鋼
制成的軸承。
本發(fā)明決不限于根據(jù)本發(fā)明的用于增加風(fēng)力渦輪機(jī)的主要鋼機(jī)械 零件的疲勞強(qiáng)度的方法，其通過舉例描述且在附圖中表示；相反，這 樣的方法可包括各種其他步驟，或者其可應(yīng)用于其他工具或機(jī)械零件， 而仍保持在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用于增加風(fēng)力渦輪機(jī)的主要鋼機(jī)械零件(1)的疲勞強(qiáng)度和/或用于減小在這樣的鋼機(jī)械零件(1)中形成所謂的“白色腐蝕裂紋”或“脆性剝落”的趨勢(shì)的方法，其特征在于，所述方法在于至少部分地由具有按重量計(jì)在0.4％和0.8％之間碳含量的硬化鋼制成所述機(jī)械零件。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于風(fēng)力 渦輪機(jī)的齒輪箱的零件。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，由硬化鋼制成的 所述機(jī)械零件(1)的上述元件借助于全硬化來硬化。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，由硬化鋼制成的所述 機(jī)械零件(1)的上述元件被完全地全硬化。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，由硬化鋼制成的所述 機(jī)械零件(1)的上述元件借助于感應(yīng)硬化來硬化。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，由硬化鋼制成的所述 機(jī)械零件(1)的上述元件借助于激光硬化來硬化。
7. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)冷卻鋼 以便使其硬化時(shí)，溫度隨時(shí)間的變化被控制成使得獲得具有很少或沒 有碳化物形成的主要馬氏體金屬基體。
8. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)冷卻鋼 以便使其硬化時(shí)，溫度隨時(shí)間的變化被控制成使得獲得具有很少或沒 有碳化物形成的主要貝氏體金屬基體。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，使用的硬化鋼分 別具有按重量計(jì)超過80%的馬氏體含量、貝氏體含量。
10. 如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，以表面的一部 分測(cè)量，將碳化物的形成限制到少于2%的碳化物。
11. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用以下 元素中的一個(gè)或其組合使所述硬化鋼成為合金Cr、 Mn、 Si、 Mo、 V。
12. 如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方 法應(yīng)用于軸承，具體應(yīng)用于相關(guān)軸承(1)的軸承環(huán)(2、 3)禾B/或滾子 元件(4)中的一個(gè)或若干個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于增加風(fēng)力渦輪機(jī)的主要鋼機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度的方法。具體地，用于增加風(fēng)力渦輪機(jī)的機(jī)械零件的疲勞強(qiáng)度和/或用于減小在這樣的軸承中形成所謂的“白色腐蝕裂紋”或“脆性剝落”的趨勢(shì)的方法，其特征在于，所述方法在于使與軸承有關(guān)的軸承環(huán)和/或滾子元件中的一個(gè)或若干個(gè)至少部分地由具有按重量計(jì)在0.4％和0.8％之間碳含量的硬化鋼制成。
文檔編號(hào)C21D1/10GK101586539SQ20091014110
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月20日
發(fā)明者沃德·布勒德思, 約翰·路克斯, 格爾特森 詹·萬 申請(qǐng)人:漢森傳動(dòng)系統(tǒng)國(guó)際公司