利用滾滑動圓輪試驗機,以探討及研究鋼材接觸疲勞的現象。旋轉測試圓輪的直徑為 30mm,厚度為4mm。所用的商用鋼種相當於AISI4340及AISI52 100鋼。前者的實驗負芞為150kg,後者為200kg,相當於赫茲壓力13 5.8kg/mm及156kg/mm。兩者皆經滲碳與未滲碳硬化熱處理,其 硬度可達Rc56∼65左右。試片經研磨後,表面平圴粗糙度約0.35μm左右 。標準對磨片的轉速為810rpm,而測試片的轉為569rpm,其相對滑動比 為30%。所用潤滑油為SAE30,流向由上注下,流速約為42ml/min, 實驗前後粘度變化不大。 實驗中,以30X的實體顯微鏡做現場週期性的表面觀察。經長時間的滾滑動接觸後 ,表面出現三種型態的疲勞、麻點(Pit )、線性裂縫(Line crack)及崩裂(edge fracture)。其形態因熱處理而略異。線狀裂縫其走向約略與滾動方向成90℃左右 ,就觀察所得,顯示三種疲勞型態剛開始形成時為相互獨立的,線狀裂縫比單獨麻點 較慢出現。並非所有試片皆有以上三種疲勞型態,有的只有單獨麻點及線狀裂縫。表 面疲勞特徵的觀察是用OM及SEM,從橫截面的觀察發現裂縫延伸的方向,與滑動 方向約成30℃角,麻點深度約為20μm左右。 滾滑動接觸下麻點產生的特性以weibull distribution分析之。對兩種材料而言,經 滲碳硬化者,其產生麻點的週數皆稍高於 未滲碳硬化者。weibull 分佈中的形狀因子(shape factor)隨鋼材及處理而異,約 為1.2∼3.4左右。
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