2.材料的选用

更新于 2026年10月13日 版权声明
2.材料的选用

根据轴承的工作特点,要求制造轴承的材料必须具有以下性能:高的硬度和耐磨性;高的疲劳强度和合理的韧性;具有一定的耐蚀性;良好的尺寸稳定性,使用寿命长,能保证精度和具有良好的机械加工和热处理性能。

除机械行业所用轴承具有的特性外,其他行业对轴承又增添了耐蚀性、耐高温性、抗辐射和防磁特性等要求。

(1)高铬轴承钢 GCr15、GCr15SiMn钢中的碳质量分数为0.95%~1.05%,铬元素的质量分数为0.5%~1.6%,确保了高硬度的要求。铬元素的加入明显提高了钢的淬透性,同时也细化了晶粒,淬火后隐晶马氏体基体上有细小的均匀分布的碳化物存在,不会出现纤维状碳化物的分布,铬还提高了低温回火的耐回火性。这两种材料适宜制作轴承,通常二者用于制造轴承的内、外套圈和滚动体,用低碳钢钢板冲制保持器。另外GCr18Mo、GCr15SiMo等均可制造套圈、滚动体等,各项技术指标完全符合要求。

(2)渗碳轴承钢 如08、10、15Mn、15Cr、20Cr、G20CrMoA、G20CrNiMoA、G20Cr2Ni4A等,经过渗碳或碳氮共渗处理后可分别制作轴承内套、外套和保持架等,应用十分广泛。

(3)轴承合金 它主要用于制造轴瓦和内衬,滑动轴承在工作过程中的截面积较大,要求运转十分平稳,制造和维修方便,多用于机床、汽车和拖拉机。

轴承由轴承体和轴瓦组成,轴瓦与轴颈直接接触,转动过程中,支承轴与工作轴之间会产生剧烈的摩擦。考虑到轴为十分重要的零件,其成本较高、制造和更换困难等,为确保轴的磨损量最小,必须及时更换轴瓦,最常见的是内燃机主轴瓦和连杆轴瓦。

1)轴承合金应满足以下要求:低的摩擦因数,可储存油,减少磨损;硬度适中,有良好的磨合性,轴瓦本身有一定的耐磨性;足够的抗压强度和疲劳强度,可承受较大周期性载荷的作用;可抵抗冲击和减少振动,要有足够的塑性和韧性;具有良好的导热性,热量散失快,不会发生咬合现象;具有良好的耐蚀性,可抵抗润滑油的侵蚀;具有良好的铸造性,流动性好。

2)一般轴承合金的组织特征一是在软基体上均匀分布着硬质点。一般材料钢背用08Al、08、10、15等低碳钢,硬度为160~220HBW。轴承合金有巴氏合金如ZSnSb4Cu4、ZSnSb8Cu4、ZSnSb11Cu6,硬度为12~30HRC;锡基合金如ZPbSb10Sn6、ZPbSn15Sn5;铜基合金如ZCuPb30(30~36HBW);铝基合金如ZAlSn6Cu1Ni1(22~32HB)等,要求合金层表面不得有夹杂物、气孔和疏松,合金层与钢背面牢固粘合,不允许脱落。

在工作过程中软基体磨损快,其凹坑有润滑油存在,因此可保证有良好的润滑条件和低的摩擦因数,减少了轴颈的磨损。而硬质点凸出表面以支撑轴颈,故有良好的耐磨性和承载能力,其特点为良好的磨合性、抵抗冲击和振动,但承载能力差。

组织特征二是在硬基体上均匀分布着软质点,可承载较高的载荷和转速,但磨合性差,材料多为铜基合金、铅基合金和铸铁等。(https://www.daowen.com)

3)常用的轴承合金的基本表示方法为:Z+基体元素符号+主要合金元素以及各主要元素的质量分数,通常分为锡基轴承合金、铅基轴承合金、铜基轴承合金和铝基轴承合金四类。

①锡基轴承合金是指以锡为基础加入锑、铜等元素的合金,该类合金具有良好的减摩性、塑性和韧性以及优良的导热性和耐蚀性等,其缺点为疲劳寿命低和价格高等,一般用于发动机、汽轮机、压缩机等的高速轴承上。

②铅基轴承合金(也称为铅基巴氏合金)是以铅、锑为主又加入锡、铜等元素的合金,其强度、硬度、韧性比锡基低,而且摩擦因数大、价格低,多用于制造中等载荷的中速轴承,如汽车、拖拉机、曲轴等的轴承以及电动机轴承。常用锡基和铅基轴承合金的牌号、性能及用途见表7-5。

表7-5常用锡基和铅基轴承合金的牌号、性能及用途

图示

这两种合金的强度低,不能承受很大的压力。

③铜基轴承合金是指铅青铜合金,如ZCuPb30等,显微组织为硬质体(Cu)和软质点(Pb)颗粒,具有高的疲劳强度和承载能力,高的导热性和低的摩擦因数,多用于高速重载工作下的轴承,如航空发动机、高速柴油机以及其他主轴承。

④铝基轴承合金是以铝为基础加入锡、锑和铜等组成的合金。具有减摩性好、导热性好、疲劳强度和硬度高、耐蚀性强等特点。常见有铝锑镁合金和铝锡合金等,其缺点为线膨胀系数大、抗咬合性差。

⑤珠光体型灰铸铁是制作滑动轴承的材料,其显微组织为硬质点(P)+软质点(C),石墨具有润滑作用。用于制作承受较大压力的轴承,考虑到其摩擦因数大、导热性差,故只用于低速、非重要的轴承。

主轴承以上下分开的轴瓦形式将曲轴夹住并支承曲轴,轴瓦通过轴承盖固定在发动机的机体上,润滑油衬垫起着保护轴瓦和曲轴轴颈的作用,轴瓦的内表面必须光滑,才能顺利形成油膜,因此曲轴轴颈的表面有高的硬度和低的表面粗糙度。主轴承的形式如图7-1所示。

✍AI写作