本文件描述了在室温下对氮化硅陶瓷球逐步加载进行滚动接触疲劳试验的方法。本文件适用于滚动体材料接触疲劳性能的评价，或为恒定载荷滚动接触疲劳试验确定试验载荷。

ICS81.060.30
CCSQ32
中华人民共和国国家标准
GB/T41490—2022
氮化硅陶瓷
室温下滚动接触疲劳试验方法
球板法
Silicon nitride ceramics-Test method for rolling contact fatigue atroom temperatureBalls-on-flat method[ISO 14628:2012,Fine ceramics (advanced ceramics, advanced technicalceramics)-Test method for rolling contact fatigue of silicon nitride ceramicsat room temperature by balls-on-flat method,MoD2022-04-15 发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2022-11-01实施
GB/T41490—2022
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。
本文件修改采用ISO14628：2012《精细陶瓷（先进陶瓷、先进技术陶瓷）利用滚珠-平面法进行氮化硅陶瓷在室温下滚动接触疲劳测定的试验方法》。本文件与ISO14628：2012相比，在结构上有较多调整。两个文件之间的结构缩编号变化对照一览表见附录A。
本文件与ISO14628：2012的技术差异及其原因如下：根据我国试验情况对ISO文件的范围（见第1章）进行了修改；根据我国试验情况，对6.1、6.2、6.3、7.1及9.2c）”的内容进行了增减本文件做了下列编辑性改动：
为与现有标准协调，将标准名称改为《氮化硅陶瓷室温下滚动接触疲劳试验方法球板法》；对5.2中的“注”做了修改，
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。本文件由中国建筑材料联合会提出。本文件由全国工业陶瓷标准化技术委员会（SAC/TC194)归口。本文件起草单位：中材高新氮化物陶瓷有限公司、山东工业陶瓷研究设计院有限公司、合肥汇智新材料科技有限公司、江西工陶院精细陶瓷有限公司、浙江精久轴承工业有限公司、洛阳LYC轴承有限公司、山东国瓷功能材料股份有限公司、东阿海鸥钢球有限公司、新疆晶硕新材料有限公司。本文件主要起草人：张伟儒、孙峰、董廷霞、徐学敏、冉申、宋健、张大军、陈常祝、姚勇伟、杨勇、于宏林、商雁青、曲琼、宋锡滨、张晶、黄彬、刘汇河、徐金梦、李洪浩。1范围
氮化硅陶瓷
室温下滚动接触疲劳试验方法
球板法
GB/T41490—2022
本文件描述了在室温下对氮化硅陶瓷球逐步加载进行滚动接触疲劳试验的方法。本文件适用于滚动体材料接触疲劳性能的评价，或为恒定载荷滚动接触疲劳试验确定试验载荷。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，注目期的引用文件，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。
GB/T308.2—2010
3术语和定义
滚动轴承球第2部分：陶瓷球（ISO3290-2:2008，IDT）下列术语和定义适用于本文件。3.1
rolling contact
滚动接触
滚动体之间的接触。
注：在纯滚动接触条件下，接触点的相对速度为零。但在大多数情况下，滚动体之间的实际相对速度并不为零。3.2
文surfacefailure
表面失效
样品表面剥落
滚动接触疲劳
rolling contact fatigue
滚动接触应力下表面失效的一种模式，该接触应力远小于单向加压造成表面失效时的应力。3.4
滚动接触疲劳试验rollingcontactfatiguetest对样品反复施加滚动接触应力，并计量表面失效时的循环次数的试验。3.5bzxZ.net
逐步加载stepwiseloading
每隔一定时间增加一定载荷，直至测试样品最终失效的加载方法。1
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下contact track
接触轨迹
球在样品上反复圆周滚动接触而形成的圆形痕迹3.7
平均有效载荷
mean effective load
等效逐步加载的恒定载荷。
最大赫兹应力
maximumhertzian stress
使用赫兹弹性应力分析理论得到的两种物体之间的最大接触应力。3.9
Ebearing-gradesiliconnitride轴承级氮化硅
滚动体专用氮化硅陶瓷
4原理
通过测量平板表面最终失效的应力循环次数，确定在循环滚动接触应力（该应力是由氮化硅球通过单向旋转施加在平板上的）下平板的寿命。试验机
试验机的结构
试验机的结构应确保通过球产生的滚动接触应力能施加在平板表面，球在保持架内等距分布（见图1）。球应随着单向旋转的角接触推力球轴承套圈在一个圆周上滚动旋转。试验机结构示意图见图2。由加载杠杆末端的自重施加载荷试验机应配备自动关机装置，其中包括检测表面失效的装置、测试停止时能够获得旋转次数的装置，以及由于停电或其他原因导致试验机停止后防止其自动重启的装置。注1：宜根据球的直径和试验机的主轴来选择轴承套圈。注2：保持架尺寸取决于轴承套圈、球的直径和球的数量。标引序号说明：
剖切线；
球直径D；
测试平板样品；
试验机主轴；
角接触推力球轴承套圈；
保持架。
剖切线示意图
b）A-O-A剖视图
图1球板法结构示意图
GB/T 41490—2022
GB/T41490—2022
标引序号说明：
油浴（球板法装置包含在内）；2
支撑油浴枢轴点的球；
加载杠杆；
4--杠杆末端自重；
电机。
加载精度
图2试验机示意图
测试载荷波动值应不超过选择值的士1%。注：试验载荷可能由准确的自重进行确定。6样品
6.1样品要求
样品为圆形或方形平面平板，厚度不宜小于3mm。平板上、下面的平行度公差在0.015mm以内表面粗糙度Ra应不大于o.1um。
平板表面应抛光、光洁。测量厚度时，如在试验前测量平板中心周围的厚度，要避开预期的滚动接触轨迹。
6.2样品固定
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为防止平板样品振动，应将平板固定在油浴底部，在接触轨道外应有足够用于固定的空间。6.3样品数量
样品数量宜不少于5个。
7测试方法
氮化硅轴承球宜用于测试制造轴承用的材料。选用符合GB/T308.2一2010规定的陶瓷球，宜选用G5级或G3级。球应置于保持架中，以保持固定间距。球的直径和数量宜由试验方和委托方双方达成一致。
注：在球平面的配置中通常使用三颗或六颗球。7.2
2加载方式
试验载荷应以固定的间隔逐级增加，如示意图3所示，直至最终失效。起始载荷和加载间隔宜由试验方和委托方双方商定。
注1：某些种类的氮化硅陶瓷可能对载荷时间关系曲线表有一定的敏感性。启动载荷过低可能导致滚动接触疲劳性能的高估。
注2：如果测试的目的是与恒定加载测试现有的测试数据进行比较，作为替代，试验可在恒定载荷下进行。y
标引序号说明：
3润滑
循环次数；
载荷（kN)；
起始载荷；
等间隔加载；
样品最终失效。
图3逐级加载
测试过程中样品和球应浸泡在润滑油中为使在部分或全部弹性流体动力润滑下保持接触，宜选择适当运动黏度的油。注：为在部分或完全弹性流体动力润滑下能保持接触，宜选择运动黏度较高的油，如68mm2/s的石蜡油。GB/T41490—2022
7.4表面失效检测
可以通过球的振动增加来检测样品表面的失效。测振装置宜安装在振动被机械放大的部件上，例如加载杆的末端（见图2）。如果振动超过了设定的阈值，试验机应自动停止。注：为避免噪声引起的自动关机，在每个加载步骤开始测试后，试验机振动的阈值范围可设置为振动信号水平的2～3倍。
8试验结果处理
8.1平均有效载荷Pm
按公式(1)计算单球平均有效载荷Pm。从每次加载和每个载荷下的旋转次数开始计算，直至测试停止。
式中：
式中：
单球平均有效载荷，单位为牛顿(N)；单球在第k次加载时的载荷，单位为牛顿（N）；第k次加载步骤的旋转次数；
Lundberg和Palmgren理论方程中的指数，按公式（2)计算。（2）
基本额定寿命；
基本额定动载荷，单位为牛顿（N)；当量动载荷，单位为牛顿(N）。注1：严格地说，每种轴承材料宜通过测试确定指数力。考虑到本文件的范围，即滚动接触疲劳性能的评价，可以为力选择一个指定的值。
注2：p值可定为商用混合球轴承用轴承球的普遍接受值，可取值3注3：计算平均有效载荷的氮化硅p值的一般信息见附录B。8.2
平均有效机械输入
按公式（3）计算Q三Pm载荷下球和样品之间的最大赫慈应力。（pmax）m
式中：
最大赫兹应力，单位为帕斯卡（Pa）：单球的载荷，单位为牛顿（N)；接触圆的半径，单位为米（m）。按公式（4)计算球和平板之间接触圆的半径a3Q
2元a2
2元a2
(l-ei+1-e22
（3）
（4）
式中：
球和平板之间接触圆的半径，单位为米（m）；D
球的直径，单位为米（m）；
E1---球的弹性模量,单位为帕(Pa)；E2——平板的弹性模量，单位为帕(Pa)；球的泊松比；
平板的泊松比。
GB/T41490—2022
平均有效机械输入等于最大赫兹应力乘以应力循环次数N。，计算过程见公式（5）。(Min)m=N,(pmux)m
式中：
N。失效前总转数与球数乘积的一半。（5）
注：平均有效机械输人的方程意味着：假设整个（Min）㎡在滚动接触疲劳中消耗，则较高（Min）㎡值的材料能承受长周期的高载荷。
8.3球表面剥落
球表面剥落可能会导致测试机器的自动停止。如在接触轨道上观察到表面损伤，如划痕，则应终止测试。如没有，更换剥落的球和润滑油，继续试验。测试报告
若无特殊理由，测试报告应符合标准要求。滚动接触疲劳测试的报告应包含以下项目：9.1
实验室的名称和地址；
测试日期、将报告中所有部分标记为完整报告的一部分的唯一性标识、客户名称和地址、报告b）
人签名；
本文件编号；
测试材料的描述：弹性模量、批次代码、制造日期等信息；d）
测试样品几何形状和尺寸；
测试样品的表面粗糙度：
球的描述：直径、等级、材料、弹性模量等说明；g）
加载条件：每个加载步骤的加载和间隔；h）
润滑油的描述：制造商名称、产品代码、运动黏度等；j)
测试结果清单：压力循环次数、平均有效机械输人等。2以下为报告的可选项：
试验设备的名称和型号；
b）样品的添加剂种类与烧结方法；c)
测试样品的制样和加工条件；
样品的力学性能，如弯曲强度、断裂韧性值等。d)
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