制造更好的轴承

Ben -新材料总是需要执行特定的工作，即使是最微小的性能改进也可能意味着工程成功与工程失败之间的差异，或者它可以使以前昂贵的项目在经济上可行。现在我们请到了来自瑞典SKF公司的Alan Begg博士。艾伦，想必你一直都在依靠这些改进来改进项目，开发新产品，保持竞争力。

艾伦:当然。SKF是世界上最大的轴承公司。我们已经有100多年的历史了。我们是在一项创新的基础上建立起来的，当时我们的创始人发明了所谓的自调心滚珠轴承，从那时起，SKF就引领了各个行业的所有发展，或者说大多数重大发展。从最小的物体到最大的物体，都要用到轴承。牙钻或计算机中的磁盘驱动器有轴承，一直到风车，我想这是目前的热门话题。我想我们正在开发的新型大型风车的最新轴承直径接近4米。

本:哇!当我想到轴承，我想到我的自行车的组成部分，我偶尔必须更换，我必须润滑脂。这些看起来基本上就是小钢球。制造轴承的金属到底需要什么特性?

艾伦:嗯，钢球就是大多数人想到的轴承。尽管斯凯孚的名字与钢球联系在一起，但我们实际上已经不再生产自己的钢球了。它们基本上是商品材料。轴承的巧妙之处实际上是两个环——球旋转的内圈和外圈。基本上，任何轴承都是一组滚动元件，将旋转的两个内圈和外圈分开，以允许内圈和外圈尽可能自由地旋转。滚道，内外环，滚动元件接触滚道的表面，可以承受难以置信的高负荷。

我曾经是个冶金学家，我在剑桥学过冶金，我记得当时有人告诉我，钢铁的强度已经非常接近它的理论强度了。钢的理论强度，如果你仅仅根据键的强度来计算它大约是20千兆帕斯卡当我在剑桥学习材料科学的时候，有人告诉我我们已经达到了这个强度的10%。只要用细钢丝绳，就能达到2千兆帕斯卡。我现在看一下轴承，对于轴承来说，2千兆帕斯卡的载荷什么都不是!事实上，压应力施加在轴承上在球接触到环的地方，通常情况下，它大约是4千兆帕斯卡在极端情况下，它可以接近8千兆帕斯卡。不会持续很长时间，但会维持一段时间。

本:那么，是什么改变了?为什么我们几年前看到的未来会变得如此不同?

艾伦:嗯，像哈利这样的人一直在开发新型钢材。我真的很想把功劳归功于Harry，因为当我5年前加入SKF时，我很惊讶我们是如此依赖钢铁，而世界各地在钢铁领域真正创造新业绩的工作是如此之少。这就是为什么我真的很想与剑桥大学和哈里建立一个重要的合作关系。斯凯孚在剑桥建立了我们所谓的大学技术中心来开发超级贝氏体钢，同时也建立了我们对钢铁内部发生的关键接触点的基本理解。

我们还有其他的大学技术中心，另一个在英国伦敦的帝国理工学院，我们称之为摩擦学。这是对接触点的研究，接触点的摩擦，磨损和润滑。我们在瑞典也有一些大学中心，就在瑞典北部，在吕勒奥，进行状态监测因为我们提供传感器和更昂贵的轴承来告诉你轴承内部发生了什么并开始预测轴承内部或轴承周围旋转设备可能出现的潜在问题。我们一直将轴承描述为任何旋转工厂的核心。通过添加状态监控，你也可以把它想象成大脑。

回到今天的话题，超级贝氏体，超级贝氏体是什么?是什么让它对你如此有吸引力?

艾伦:我们需要的是钢的抗疲劳性。一个轴承，那个滚动的元件一圈又一圈地滚动。所以如果你想象环上的任何元素在接触点下面，它不断地受到压力然后放松，反复地受到压力和放松。当你对一块金属这样做时，你会得到所谓的疲劳损伤。在这种压缩载荷下，你会得到所谓的滚动接触疲劳损伤，这是一件很难防止的事情。这就是轴承的加载方式。

我们已经研究了很多很多不同的微观结构以很多很多不同的方式产生超级贝氏体对我们来说似乎是很长一段时间以来对钢的思考的第一个真正的改变。它会给我们想要的一切吗?我不知道。我们还处在研究的阶段。是否还有一些有趣的挑战?是的，我想有。其中之一是这种结构有一些不稳定的性质，一些高温形式的钢留在那些非常非常精细的纳米级结构部件之间，如果它们在加载过程中发生变化，它实际上会导致体积的轻微增加。现在有趣的是，首先，它会发生吗?但如果它真的发生了，这种增长，这种扩张，真的能弥补磨损吗?我们能不能制造一种材料，当它被磨损时，它会长大，并以某种方式补偿磨损? So, there's all sorts of intriguing science still to be done in super bainite. But as I say, as a material, it's got the right kind of hardness, strength, and toughness that we're looking for in a bearing steel. And so, we're very interested to see if we can exploit its properties to make stronger, better bearings for our vessel.