注1：ISO26602中给出了经预处理的陶瓷球氮化硅材料的要求。ISO3290-2中给出了成品氮化硅陶瓷球的要求。 注2：其他陶瓷球强度测定方法见参考文献。 泊松比对强度试验的结果有轻微影响，因此在计算时，包括用做轴承滚动体的典型氮化硅陶瓷在内，所用材料的泊松比范围为0.15～0.35。 本试验也能用于由其他陶瓷材料制成的陶瓷球，但本文件中的前系数可能不适用。 注3：ISO17561中给出了各向同性材料泊松比的确定方法。 由于陶瓷材料的脆性断裂性（受缺陷影响），一组名义上相同的样品，试验结果可能会明显离散。 注4：ISO20501中给出了进一步的统计分析方法。

ICS21.100.20
CCSJ11
中华人民共和国国家标准　
GB/T42539—2023/ISO19843:2018滚动轴承
轴承用陶瓷球
强度测定（缺口球试验）
Rolling bearings-Ceramic bearings balls-Determination of the strengthby notched ball test
(ISO19843:2018.IDT)
2023-05-23发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-12-01实施
GB/T42539—2023/ISO19843:2018本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件等同采用ISO19843：2018《滚动轴承轴承用陶瓷球强度测定（缺口球试验）》。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任本文件由中国机械工业联合会提出。本文件由全国滚动轴承标准化技术委员会（SAC/TC98)归口。本文件起草单位：洛阳轴承研究所有限公司、江苏力星通用钢球股份有限公司、人本股份有限公司。本文件主要起草人：张博文、温朝杰、沙小建、刘斌、杜晓宇。I
GB/T42539—2023/IS0198432018引言
为确定零件强度，试样通常特制并进行弯曲试验。陶瓷弯曲试验中标准试样的测值仅能在限定条件下转化为普通试样的测值。由于陶瓷球的表面精度未被改变，缺口球试验可作为零件试验用于质量控制。此外，加工过程和应用的影响也能够被量化
本试验适用于工艺改进和材料研发、质量保障、材料特性描述和选择，以及设计参数的确定。陶瓷球强度值的测定在下列条件下进行：a）材料具有线性弹性（应力-应变关系)；b）材料均匀且具有各向同性，
本试验在具有精密加工设备、测量仪器和试验机的实验室中进行，缺口的加工和参数测量由经验丰富的操作者认真完成。
1范围
GB/T42539—2023/ISO19843:2018滚动轴承轴承用陶瓷球
强度测定（缺口球试验）
本文件规定了球径为3mm～50mm的轴承用成品陶瓷球强度测定方法。陶瓷球优先采用氮化硅(Si.N）制成。
注1：ISO26602中给出了经预处理的陶瓷球氮化硅材料的要求。ISO3290-2中给出了成品氮化硅陶瓷球的要求。注2：其他陶瓷球强度测定方法见参考文献。泊松比对强度试验的结果有轻微影响，因此在计算时，包括用做轴承滚动体的典型氮化硅陶瓷在内，所用材料的泊松比范围为0.15～0.35。本试验也能用于由其他陶瓷材料制成的陶瓷球，但本文件中的前系数可能不适用。注3：ISO17561中给出了各向同性材料泊松比的确定方法。由于陶瓷材料的脆性断裂性（受缺陷影响），一组名义上相同的样品，试验结果可能会明显离散。注4：ISO20501中给出了进一步的统计分析方法。2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
ISO463产品几何技术规范（GPS）尺寸测量设备机械指示表的设计和计量特性[Geometrical product specifications(GPS)-Dimensional measuring equipment-Design and metrological characteristicsof mechanicaldialgauge]注：GB/T39547—2020机械指示表的设计和计量特性（ISO463：2006，IDTISO3290-2滚动轴承球第2部分：陶瓷球（Rollingbearings—Balls—Part2：Ceramicballs）注：GB/T308.2—2010滚动轴承球第2部分：陶瓷球（ISO3290-2：2008，IDT）ISO3611产品几何技术规范（GPS）尺寸测量设备：外径千分尺设计和计量学特性[Geometrical product specifications（GPS)-Dimensional measuring equipment:Micrometers for exter-nalmeasurementsDesign andmetrological characteristics]ISO6106磨料超硬磨料粒度检验（Abrasiveproducts—Checkingthegrainsizeof superabrasives）注：GB/T6406—2016超硬磨料粒度检验（ISO6106：2013，MOD）ISO7500-1：2018金属材料静力单轴试验机的检验第1部分：拉力和（或）压力试验机测力系统的检验与校准（Metallicmaterials-Calibrationandverificationof static uniaxial testingmachines-Part l:Tension/compression testing machines-Calibration and verification of theforce-measuring system)
注：GB/T16825.1一2008静力单轴试验机的检验第1部分：拉力和（或）压力试验机测力系统的检验与校准(ISO 7500-1:2004,IDT)
ISO20501精细陶瓷（先进陶瓷、先进技术陶瓷）强度数据的韦布尔统计分析方法［Fineceramics(advanced ceramics, advanced technical ceramics)-Weibull statistics for strength data]注：GB/T40005—2021精细陶瓷强度数据的韦布尔统计分析方法（ISO20501:2019，MOD）1
GB/T42539—2023/ISO19843:20183术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。ISO和IEC维护的标准化工作中使用的术语数据库网址如下：ISo在线浏览平台：https：//www.iso.org/obp；-IEC电工百科：http：//www.electropedia.org/。3.1
赤道平面
equatorialplane
垂直于载荷方向的陶瓷球中心平面。3.2
断裂载荷
fracture force
陶瓷球断裂时施加的载荷。
韧带截面
ligamentcross section
缺口球赤道平面上剩余的弓形面。3.4
韧带厚度
ligamentthickness
缺口根部（3.13)和陶瓷球表面之间，赤道平面（3.1)上韧带截面的最大厚度。注：见图1和图2。
a）应力幅实体模型
标引说明：
韧带截面顶点公称应力最大的点；施加载荷的点；
被测表面；
载荷方向；
赤道平面；
缺口根部；
韧带截面；
缺口中心平面。
前视图、侧视图和剖视图
缺口球试样
标引说明：
赤道平面；
缺口根部；
缺口中心平面；
缺口侧面，
t,——z的公差值。
注：见图1。
缺口根部平均半径
2缺口球缺口参数
meannotchrootradius
缺口根部半径(3.10)R，和R2的算术平均值。切割砂轮公称宽度
nominalwidthof thecuttingwheel制造商注明的切削砂轮宽度。
缺口中心度
notchcentricity
缺口中心平面偏离赤道平面的数值。注：实际上，缺口中心度2（见图2)是通过测量缺口不对称度得到的。缺口深度
notchdepth
缺口理论深度。
注1:l=D.-h。
注2：见图2。
缺口中心平面notchmidplane
通过缺口中心且与载荷方向垂直的假想平面。注：见图1和图2。
GB/T42539—2023/ISO19843:20183
GB/T42539—2023/IS019843：20183.10
缺口根部半径
R、R2
notchrootradii
缺口根部(3.13)内圆角半径。
注：见图2。
缺口球notchedball
带有定位缺口的陶瓷球，用作缺口球试验的试样。注：见图1。
缺口球强度
notched ball strength
缺口球断裂时，韧带截面（3.3)顶点公称应力最大点处承受的理论最大应力。注：见图1。按式(6)进行计算。3.13
缺口根部notchroot
缺口最深点处区域。
注：见图1。
缺口宽度
notchwidth
在距离缺口根部（3.13)wnom/2处测得的宽度。注：见图5和8.1。
极点pole
缺口球表面施加载荷处的两点。注：见图1中的B和B'点。B和B'的连线通过球心且与缺口中心平面垂直。3.16
奇preload
预载荷
试验前施加的载荷，将试样固定在指定位置。3.17
相对缺口中心度
relativenotch centricity
缺口中心度(3.7)与球径之比。
注：y=z/Dw。
相对缺口深度
relativenotchdepth
缺口深度(3.8)与球径之比。
注：入=l/D。
相对缺口根部半径
relative notch root radius
缺口根部平均半径(3.5)与缺口宽度（3.14)之比。注：p=Rm/w。
相对缺口宽度
relative notch widthbzxZ.net
缺口宽度（3.14)与球径之比。
注：w=w/D.。
被测表面
testsurface
GB/T42539—2023/ISO19843:2018缺口球（3.11)表面与缺口根部（3.13)相对的区域，加载时此区域拉应力最大。注：见图1。
4符号
符号见表1。
表1符号
陶瓷球直径
断裂载荷
预载荷
前系数
缺口深度修正系数，用于计算基准强度缺口宽度修正系数，用于计算基准强度韧带宽度
缺口深度
同一批次陶瓷球的韦布尔模数
试样数量
确定缺口中心度时的辅助距离
缺口根部平均半径
量具测头半径
缺口根部半径
确定缺口根部半径时的辅助距离有效面积
有效体积
缺口宽度
切割砂轮公称宽度
GB/T42539—2023/ISO19843：2018符号
5试验说明
表1符号（续）
量刀宽度
缺口中心度
相对缺口中心度
相对缺口深度
泊松比
相对缺口根部半径
缺口球强度
批特征强度
基准强度
相对缺口宽度
制备试样时，在陶瓷球的赤道平面磨制缺口，随后的强度试验中，通过两平行砧板在缺口球的极点施加载荷。缺口两侧面受到挤压而接触，缺口根部相对的陶瓷球表面（被测表面）产生拉应力。匀速增大载荷直至韧带断裂。根据断裂载荷可计算出缺口球的强度。注1：最大应力为第一主应力，方向与载荷方向平行。注2：更多细节见参考文献[8]、[9]和[11]。注3：一种使用C型缺口的相似测量原理见参考文献[10]，此文献依据参考文献[5]编制而成。6设备和试验装置
6.1加载装置
加载装置包含两平行圆盘（试验砧板），且应满足下列要求。砧板的接触区域应由厚度不小于10mm的硬质金属或氮化硅圆盘制成。砧板表面不应有发生塑性变形的压痕。两砧板表面应与载荷方向垂直[见图1a)中2]。载荷方向应与试验机十字头的运动方向一致。砧板表面应光滑，砧板平行度应满足：每50mm横向长度内，载荷方向上砧板两表面的距离之差应小于0.05mm；其刚度应满足加载时砧板不出现倾斜。砧板结构不应影响试样定位，砧板结构示例见附录D。载荷加载点B和B'应位于砧板的轴线上，即位于砧板表面的中心。砧板直径不应小于陶瓷球直径。试样的摩擦约束和失调应降至最小。6.2试验机
试验机十字头应能匀速进给加载。试验机应配备能随时记录载荷值的装置。试验机的不确定度应符合IS07500-1：2018中1级（载荷示值的1%）的要求，载荷记录装置的灵敏度应高于最大载荷的0.1%。
6.3测量装置
6.3.1总则
参数的测定需要下列测量设备：外径千分尺（见6.3.2)；
机械千分表（见6.3.3）；
光学显微镜（见6.3.4）；
韧带厚度量规（见6.3.5）。
6.3.2外径千分尺
GB/T42539—2023/IS019843:2018外径千分尺用于测量试样的尺寸，其准确度为士2um或更高，其他要求应符合ISO3611的规定。千分尺的测量面应平滑，不应使用尖头千分尺，以避免损伤样品。其他长度量仪装置也应符合类似的规定。
6.3.3机械千分表
机械千分表用于测量缺口中心度，其准确度为士10um，其他要求应符合ISO463的规定。6.3.4光学显微镜
应使用显微镜[见图C.1c)]记录校准显微图片，以确定缺口参数。6.3.5韧带厚度量规
可使用带底座（见图3）的特殊量具（量规或量刀）能测定出足够准确的韧带厚度。量刀的刀口刃为“钝刀刃”形，可带有圆形或小平顶形的量刃。为避免缺口底部半径和缺口球过度倾斜对测量造成影响，量刀应符合公式（1)和公式（2)给出的几何条件：Rs≤w/10
0.7w≤ws≤0.9w
韧带厚度的测量步骤见图4。
标引说明：
量规；
刀口刃；
底座；
-刀口刃样式1；
刀口刃样式2。
注：刀口刃细节参考样式X或样式Y。图3带底座韧带厚度量规
·（1）
（2）
GB/T42539—2023/ISO19843:20186.4磨床
陶瓷球缺口宜由往复式磨床制备，磨床的切割砂轮宜带有金刚石磨料层（见参考文献[7])6.5
干湿计
应使用干湿计测量湿度，干湿计测量误差不应超过相对湿度的士2%。推荐的测量方法参见参考文献[6。6.6烘干机
烘干机干燥箱的温度应能保持在110℃士5℃。7缺口球制备
7.1试样数量n
为确保反映材料的特性和质量，至少应取得10个有效试验结果。试样数量最少为30个，以便于强度值统计评定（例如，韦布尔参数统计）。注：若名义上相同的试样数量少于30个，计算出的韦布尔参数会有明显的不确定性。由于参数不准确，不能对不同批次进行对比。更多信息见ISO20501和参考文献[9]7.2直径
试验用陶瓷球的直径应由制造广规定或按ISO3290-2的规定。7.3缺口制备
7.3.1通则
加工缺口时不应损伤被测表面。切削加工缺口通常需要较大的力，在接触点产生很高的接触应力，会导致被测表面出现缺陷（例如，擦伤、裂纹和塑性变形），从而影响表面强度。此外，应避免在缺口的乘直方向施加过大载荷（例如，固定或装夹陶瓷球），防止预损伤。缺口应由金刚石切割砂轮制备，砂轮磨料粒度范围为符合ISO6106规定的D64～D151，制备过程中进行适当冷却（例如，乳化液冷却）。通常推荐聚合物结合金刚石砂轮。宽度小于1mm砂轮的金刚石涂层常为电镀涂覆，电镀涂层会导致砂轮磨损速率增大且不恒定。注：一种已被证实的简易方法见附录C。应选择合适的进给速率和控制方式，尽可能谨慎地加工缺口，避免产生剥落。产生剥落和/或局部裂纹试样的拒收标准按照附录F的规定。对有剥落和/或局部裂纹（超出附录F规定的拒收范围）的试样进行试验时，应通过断口图像分析证明断裂的起因与缺口根部损伤无关。建议进给速率（切削深度）为5μm/r～10μm/r。7.3.2缺口几何形状
为保障缺口球试验的通用性，缺口的绝对几何参数l、w和R，被转化为相对几何参数（量纲一)入、W和β，且缺口关于赤道平面宜具有较好的对称度和中心度。标准缺口球的相对尺寸见表2。表中尺寸数值（几何形状)为缺口制备时的目标值。在缺口球强度测定试验中，所有参数均应在表2规定的可接受范围内。8
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