裝入汽車、產(chǎn)業(yè)用機械、家電、情報機器等機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)的并已投入實際應(yīng)用的高溫軸承鋼及該公司獨自開發(fā)的耐異物軸承用鋼進行簡介。
1.高溫軸承用鋼STJ2
隨著汽車發(fā)動機的輸出功率的不斷提高以及產(chǎn)業(yè)機械高速化和封閉化，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，如果使用實施了調(diào)質(zhì)處理的SUJ2,其硬度就會降低，滾動壽命特性變差。另一方面，雖然用于噴氣發(fā)動機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)使高價的合金元素添加量控制在最低限度，同時考慮到熱處理性和加工性的高溫軸承用鋼作為工作目標提高淬火硬度，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面便產(chǎn)生壓痕引起滾動面的早期剝落，為此開發(fā)耐異物軸承鋼。
通過混入異物環(huán)境下滾動疲勞的再現(xiàn)試驗、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)下的耐異物滾動疲勞壽命與清潔油滾動疲勞壽命與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行推廣應(yīng)用。
