軸承材料的選擇
2017-12-28
軸承材料的選擇是設(shè)計(jì)師依據(jù)軸承工況和軸承零件的功能要求進(jìn)行的。滾動(dòng)軸承主要由套圈，滾動(dòng)體，保持架和其他一些零件所組成，其零件材料可劃分為：
（1）套圈與滾動(dòng)體材料；
（2）保持架材料；
（3）其他零件如鉚釘，防塵蓋，密封圈等材料。
上述零件所使用的材料多種多樣，由于它們的理化和機(jī)械性能不同，因而各具有不同的特性，以適應(yīng)各種不同工況和環(huán)境下工作的要求。軸承材料選擇恰當(dāng)與否直接關(guān)系到能否滿足機(jī)構(gòu)的功能與使用要求，對(duì)軸承工作性能和疲勞壽命具有決定性的影響。通常在材料選擇正確的情況下，只要配合與安裝、潤(rùn)滑與維護(hù)保養(yǎng)正常，軸承就會(huì)獲得良好的工作性能和滿足可靠性要求。
這里扼要敘述軸承套圈、滾動(dòng)體和保持回材料的應(yīng)用情況。
1.套圈和滾動(dòng)體用材料
(1)高碳鉻軸承鋼
絕大多數(shù)軸承套圈和滾動(dòng)體都彩用專用鋼材制造。用高碳鉻軸承鋼（GCr15和GCr15SiMn與ZGCr15和ZGCr15SiMn）制造套圈和滾動(dòng)體，其零件硬度如下：
用GCr15和ZGCr15材料制造的套圈和滾子為HRc61~65，鋼球?yàn)镠Rc62~66；
用GCr15SiMn和ZGCr15SiMn材料制造的套圈和滾子為HRc60~64,鋼球?yàn)镠Rc60~66。
用高碳鋼鉻軸承鋼制造的軸承一般適用于工作溫度為-40~130度范圍，油與脂潤(rùn)滑正常。可滿足一般機(jī)械的要求。
高碳鉻軸承鋼軸承零件經(jīng)高溫回過火后，其適應(yīng)工作溫度可高達(dá)250度。
隨著冶煉技術(shù)的進(jìn)步，高碳鉻軸承鋼可以采用不同的冶煉方法，如真空冶煉技術(shù)等可使鋼材的內(nèi)在質(zhì)量大大改革，尢其是鋼中含氧量及其所形成的非金屬夾雜物有明顯的減少。用這種高碳鉻軸承鋼制造的軸承，其疲勞壽命能成倍的增長(zhǎng)。
根據(jù)大量試驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)表明，不同冶煉方法所獲得GCr15、GCr15SiMn、ZGCr15、ZGCr15SiMn軸承鋼制造軸承。
（2）滲碳軸承鋼
用滲碳軸承鋼等制造的套圈和滾動(dòng)體，其硬度為：套圈和滾動(dòng)體為HRc60~64，一般適和于工作溫度為-40~140攝氏度范圍，油與脂潤(rùn)滑正常，能在較大沖擊振動(dòng)條件下使用，如機(jī)車車輛及軋鋼機(jī)用軸承等，但該鋼種的熱處理工藝比較復(fù)雜。
（3）耐熱軸承鋼
用耐熱軸承鋼制造的套圈的滾動(dòng)體，其硬度：套圈和滾子為HRc60~64，鋼球?yàn)镠Rc61~65，在潤(rùn)滑正常的情況下，適用于工作溫度為120~250攝氏度，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)等主軸工作條件。
（4）耐腐蝕軸承鋼
用耐腐蝕軸承鋼制造套圈和滾動(dòng)體，其硬度為：套圈和滾動(dòng)體不應(yīng)低于HRc58，適用于水、硝酸、化學(xué)試劑等腐蝕性介質(zhì)，溫度為-253~350攝氏度。
2.保持架用材料
（1）絕大多數(shù)軸承都采用鋼質(zhì)保持架，應(yīng)用最廣泛的是低碳鋼板沖壓浪形、筐形、盒形等保持架，適用于用高碳鉻軸承鋼的軸承工況和環(huán)境；用中碳不銹鋼板沖壓的保持架適用于用耐腐蝕軸承鋼的軸承工況及環(huán)境。
（2）用有色金屬優(yōu)良光潔的表面質(zhì)量。在高溫條件下工作，可采用硅青銅制造實(shí)體保持架，工作溫度可達(dá)315攝氏度；由于鋁材的強(qiáng)度比黃銅低，比重輕，因而常用鋁代黃銅制造實(shí)體保持架，主要適用于轉(zhuǎn)速較高、比重較輕、耐腐蝕等工況。
（3）用工程塑料制造保持架，近年來又有較大發(fā)展，主要是因?yàn)樗哂幸欢ǖ哪透g性能，自潤(rùn)滑性能好，摩擦阻力小，取材方便，價(jià)格便宜，制造容易等優(yōu)點(diǎn)，但易“老化”。目前所采用的增強(qiáng)尼龍66應(yīng)用最廣泛，它能持續(xù)工作的溫度范圍為-40~120攝氏度。
聚四氟乙烯強(qiáng)度較高，自潤(rùn)滑性能好，持續(xù)工作溫度可達(dá)300攝氏度，酚醛膠布有很高的機(jī)械強(qiáng)度，良好的耐磨耐熱性能，但成本昂貴，適用于高速旋圍，工作溫度為-40~150攝氏度，瞬時(shí)可高達(dá)180攝氏度。
（1）套圈與滾動(dòng)體材料；
（2）保持架材料；
（3）其他零件如鉚釘，防塵蓋，密封圈等材料。
上述零件所使用的材料多種多樣，由于它們的理化和機(jī)械性能不同，因而各具有不同的特性，以適應(yīng)各種不同工況和環(huán)境下工作的要求。軸承材料選擇恰當(dāng)與否直接關(guān)系到能否滿足機(jī)構(gòu)的功能與使用要求，對(duì)軸承工作性能和疲勞壽命具有決定性的影響。通常在材料選擇正確的情況下，只要配合與安裝、潤(rùn)滑與維護(hù)保養(yǎng)正常，軸承就會(huì)獲得良好的工作性能和滿足可靠性要求。
這里扼要敘述軸承套圈、滾動(dòng)體和保持回材料的應(yīng)用情況。
1.套圈和滾動(dòng)體用材料
(1)高碳鉻軸承鋼
絕大多數(shù)軸承套圈和滾動(dòng)體都彩用專用鋼材制造。用高碳鉻軸承鋼（GCr15和GCr15SiMn與ZGCr15和ZGCr15SiMn）制造套圈和滾動(dòng)體，其零件硬度如下：
用GCr15和ZGCr15材料制造的套圈和滾子為HRc61~65，鋼球?yàn)镠Rc62~66；
用GCr15SiMn和ZGCr15SiMn材料制造的套圈和滾子為HRc60~64,鋼球?yàn)镠Rc60~66。
用高碳鋼鉻軸承鋼制造的軸承一般適用于工作溫度為-40~130度范圍，油與脂潤(rùn)滑正常。可滿足一般機(jī)械的要求。
高碳鉻軸承鋼軸承零件經(jīng)高溫回過火后，其適應(yīng)工作溫度可高達(dá)250度。
隨著冶煉技術(shù)的進(jìn)步，高碳鉻軸承鋼可以采用不同的冶煉方法，如真空冶煉技術(shù)等可使鋼材的內(nèi)在質(zhì)量大大改革，尢其是鋼中含氧量及其所形成的非金屬夾雜物有明顯的減少。用這種高碳鉻軸承鋼制造的軸承，其疲勞壽命能成倍的增長(zhǎng)。
根據(jù)大量試驗(yàn)對(duì)比數(shù)據(jù)表明，不同冶煉方法所獲得GCr15、GCr15SiMn、ZGCr15、ZGCr15SiMn軸承鋼制造軸承。
（2）滲碳軸承鋼
用滲碳軸承鋼等制造的套圈和滾動(dòng)體，其硬度為：套圈和滾動(dòng)體為HRc60~64，一般適和于工作溫度為-40~140攝氏度范圍，油與脂潤(rùn)滑正常，能在較大沖擊振動(dòng)條件下使用，如機(jī)車車輛及軋鋼機(jī)用軸承等，但該鋼種的熱處理工藝比較復(fù)雜。
（3）耐熱軸承鋼
用耐熱軸承鋼制造的套圈的滾動(dòng)體，其硬度：套圈和滾子為HRc60~64，鋼球?yàn)镠Rc61~65，在潤(rùn)滑正常的情況下，適用于工作溫度為120~250攝氏度，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)鉁u輪機(jī)等主軸工作條件。
（4）耐腐蝕軸承鋼
用耐腐蝕軸承鋼制造套圈和滾動(dòng)體，其硬度為：套圈和滾動(dòng)體不應(yīng)低于HRc58，適用于水、硝酸、化學(xué)試劑等腐蝕性介質(zhì)，溫度為-253~350攝氏度。
2.保持架用材料
（1）絕大多數(shù)軸承都采用鋼質(zhì)保持架，應(yīng)用最廣泛的是低碳鋼板沖壓浪形、筐形、盒形等保持架，適用于用高碳鉻軸承鋼的軸承工況和環(huán)境；用中碳不銹鋼板沖壓的保持架適用于用耐腐蝕軸承鋼的軸承工況及環(huán)境。
（2）用有色金屬優(yōu)良光潔的表面質(zhì)量。在高溫條件下工作，可采用硅青銅制造實(shí)體保持架，工作溫度可達(dá)315攝氏度；由于鋁材的強(qiáng)度比黃銅低，比重輕，因而常用鋁代黃銅制造實(shí)體保持架，主要適用于轉(zhuǎn)速較高、比重較輕、耐腐蝕等工況。
（3）用工程塑料制造保持架，近年來又有較大發(fā)展，主要是因?yàn)樗哂幸欢ǖ哪透g性能，自潤(rùn)滑性能好，摩擦阻力小，取材方便，價(jià)格便宜，制造容易等優(yōu)點(diǎn)，但易“老化”。目前所采用的增強(qiáng)尼龍66應(yīng)用最廣泛，它能持續(xù)工作的溫度范圍為-40~120攝氏度。
聚四氟乙烯強(qiáng)度較高，自潤(rùn)滑性能好，持續(xù)工作溫度可達(dá)300攝氏度，酚醛膠布有很高的機(jī)械強(qiáng)度，良好的耐磨耐熱性能，但成本昂貴，適用于高速旋圍，工作溫度為-40~150攝氏度，瞬時(shí)可高達(dá)180攝氏度。