金属轴承犹如机械装备的关节，经受循环往复的高速旋转，极易积劳成疾，产生隐患。
近日，中国科学院金属研究所打破了此前认知，明确了亮蚀区的微观本质为循环滚动接触应力驱动下发生的微结构转变，且这种转变并不局限于高温轴承的特定范围内。
轴承在运转中接触应力最大的位置在滚道表面以下——滚道次表面。材料长时间受到应力，内部会发生组织退化，引发失效等问题。这个现象被称为滚动接触疲劳，也是轴承主要的失效原因。
在轴承疲劳研究中，用酸液腐蚀轴承滚道截面后，通过显微镜可观察到材料次表面出现亮白色区域，即亮蚀区。
此前仅在航空发动机的高温轴承钢中发现过该现象。因此，学界普遍认为亮蚀区是高温轴承钢的专属特征，并未研究其形成机制。
亮蚀区为什么变亮？其内部发生了怎样的转变？研究团队在不同尺度下观察了亮蚀区内部微结构的特征。
在毫米尺度下，亮蚀区宽度大致相当于几根头发丝。在微米尺度下，亮蚀区内部存在极高密度的小角度晶界。在纳米尺度下，这些小角度晶界排列成蠕虫状位错墙结构。随着疲劳进程加剧，位错墙进一步形成孤立的蜂窝状位错胞。
位错胞这类特殊的结构，正是轴承循环滚动接触应力反复作用下不断重组的产物。
研究以应用最广泛的高碳铬轴承钢为对象，发现在滚动接触疲劳过程中，材料次表面同样会形成亮蚀区。这证实了亮蚀区的形成并不局限于特定的高温轴承钢材料，而是滚动接触疲劳条件下普遍性的材料组织退化模式。
这一发现为理解轴承钢滚动接触疲劳失效机制提出了新认知，也为发展抗疲劳轴承材料设计策略提供了理论依据。
相关研究成果发表在《材料学报》（Acta Materialia）上。（来源：中国科学院金属研究所）
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2026.122375
通用轴承钢AISI 52100（GCr15）的亮蚀区及微观特征（图片由AI生成）
研究在通用轴承钢中发现亮蚀区（图片由AI生成，来源：中国科学院金属研究所）
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作者：李殿中等 来源：《材料学报》
