裝入汽車、產(chǎn)業(yè)用機(jī)械、家電、情報(bào)機(jī)器等機(jī)械裝置中的軸承不僅要求輕量型、緊湊化，而且要求提高軸承性能以適應(yīng)過于苛刻環(huán)境下的使用。為滿足這種需求，必須使材料、熱處理工藝、形狀和尺寸最佳化，而且還需與使用材料的用戶共同謀求周圍部件的一體化。
日本大同特殊鋼公司一直致力于開發(fā)適合于特別苛刻環(huán)境下使用的軸承材料以及適合于這種材料的熱處理工藝。以下就該公司與軸承制造商共同開發(fā)的并已投入實(shí)際應(yīng)用的高溫軸承鋼及該公司獨(dú)自開發(fā)的耐異物軸承用鋼進(jìn)行簡介。
1.高溫軸承用鋼STJ2
隨著汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率的不斷提高以及產(chǎn)業(yè)機(jī)械高速化和封閉化，軸承使用的環(huán)境溫度上升。希望開發(fā)出在473～523K溫度下保持性能的軸承。在這種溫度范圍下，如果使用實(shí)施了調(diào)質(zhì)處理的SUJ2,其硬度就會(huì)降低，滾動(dòng)壽命特性變差。另一方面，雖然用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等的析出硬化型合金鋼-M50在同一溫度范圍具有充分的滾動(dòng)壽命，但是該合金含有10％左右的Cr、Mo、V等合金元素，所以材料的成本高，熱處理也復(fù)雜，缺少通用性。因此，將開發(fā)使高價(jià)的合金元素添加量控制在最低限度，同時(shí)考慮到熱處理性和加工性的高溫軸承用鋼作為工作目標(biāo)提高淬火硬度，提高抗回火軟化對于防止高溫狀態(tài)下的軟化是有效的。
該公司調(diào)查了合金元素對淬火硬度與回火硬度的影響，為提高淬火硬度利用了C元素，為改善抗回火軟化利用了Si元素。因此，對于進(jìn)行比較的軸承鋼SUJ2而言，開發(fā)了增加C和Si的含量以防止高溫下的硬度降低、通過添加Ni元素保持滾動(dòng)特性的材料STJ2作為高溫軸承用鋼。
2.耐異物軸承用鋼DCJ2
用于汽車的變速器和差動(dòng)器的軸承中，由于油中混入異物（淤泥、切削粉末），一旦這種異物咬入軸承滾動(dòng)面便產(chǎn)生壓痕引起滾動(dòng)面的早期剝落，為此開發(fā)耐異物軸承鋼。
通過混入異物環(huán)境下滾動(dòng)疲勞的再現(xiàn)試驗(yàn)、研討的結(jié)果是為改善混入異物環(huán)境下的軸承使用壽命，通過提高表面的殘留奧氏體量、提高表面硬度或基體的韌性具有效果。
開發(fā)的添加超過2％的Mn的耐異物軸承用鋼DCJ2在調(diào)質(zhì)狀態(tài)下的耐異物滾動(dòng)疲勞壽命與清潔油滾動(dòng)疲勞壽命與SUJ2相比較，其殘留奧氏體量高，在異物混入條件下顯示出與在清潔油中一樣的優(yōu)異的滾動(dòng)疲勞壽命，已明確DCJ2具有滲碳氮化處理鋼同等的優(yōu)異的耐異物壽命。
大同特殊鋼公司展開了高溫軸承鋼STJ2與耐異物軸承鋼DCJ2兩種鋼的表面硬化處理的研究工作，與NTN公司共同開發(fā)了添加Si、Ni的耐熱滲碳軸承鋼已實(shí)際應(yīng)用。并且，開發(fā)的具有比滲碳氮化處理更為優(yōu)異的壽命特性的添加Mn的耐異物用表面硬化鋼，已開始向日本、美國、歐洲的軸承制造商進(jìn)行推廣應(yīng)用。
