軸承材料的發(fā)展

伊凡

1.高碳鉻軸承鋼 世界各國(guó)均以相當(dāng)于GCr15的剛號(hào)作為軸承用鋼的基礎(chǔ)，向提高淬透性的方向發(fā)展以適應(yīng)厚壁軸承零件的需要，其做法是在成分中適當(dāng)增加鉬的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（0.1％、0.2％、…、0.6％不等），鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)略有調(diào)整或不變，從而發(fā)展出一系列高淬透性的高碳鉻軸承鋼。這些鋼種不僅適用于馬氏體淬火，也適用于厚壁軸承零件的貝氏體淬火。 高碳鉻軸承鋼的另一個(gè)發(fā)展是適當(dāng)降低淬透性，并施以中頻感應(yīng)加熱，靠淬透性有限而整體淬火只表面硬化。它既有滲碳鋼滲碳淬火的優(yōu)越性能，又節(jié)約了合金滲碳鋼的鋼材成本和高昂的滲碳熱處理成本。用此鋼制造鐵路軸承獲得很好的效果。

; r5 k; L( _3 P3 x/ l2.無鉻軸承鋼 無鉻軸承鋼是我國(guó)根據(jù)國(guó)產(chǎn)資源特點(diǎn)自行研制的代替鉻軸承鋼的新鋼種，包括GSiMnV、GSiMnMoV、GSiMnMoV、GSiMnMoVR、GMnMoV、GMnMoVR六種鋼號(hào)。它們具有較好的淬透性、淬硬性、抗接觸疲勞性能和耐磨性。與鉻軸承鋼比較，其表面脫碳敏感性稍大，緩蝕性能及機(jī)械加工性能稍遜，但采取適當(dāng)措施，用此類鋼代替鉻軸承鋼生產(chǎn)軸承是完全可行的。
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  Q! L. L7 C7 b3.碳素軸承鋼 國(guó)外軸承鋼學(xué)術(shù)界認(rèn)為軸承鋼中的合金元素主要作用是提高淬透性，高強(qiáng)度、高硬度、耐磨損、耐疲勞等主要性能是碳元素的作用。而真空脫氣技術(shù)發(fā)展到今天，碳素鋼的純潔度同樣也可以大幅度提高，對(duì)于壁厚不大的軸承采用真空脫氣的高碳鋼，其性能完全能滿足要求。目前有進(jìn)一步擴(kuò)大碳鋼使用范圍的趨勢(shì)。
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. ]- h9 x. r' Z9 i; a7 @4.滲碳軸承鋼 隨著高速航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展，全淬硬鋼的斷裂韌度已完全不能滿足要求。為此美國(guó)開發(fā)出耐高溫滲碳軸承鋼M50NiL，其斷裂韌度特別好，高溫性能高速性能沖擊韌度耐磨性耐疲勞性能均十分優(yōu)越。目前又在研究超M50NiL的滲碳鋼。
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5.不銹軸承鋼 9Gr18不銹鋼中粗大碳化物是有害的，國(guó)外致力于研究把碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低到0.5～0.7，提高了9Gr18鋼的綜合性能。目前有的國(guó)家正為含氮不銹鋼的研究投入較大的力量。美、德共同研制一種Cronidur30含氮不銹軸承鋼，德國(guó)研究一種低氮鋼LNS用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)和宇航軸承，法國(guó)研制一種XD15N高氮馬氏體不銹鋼用于宇航軸承，美國(guó)研制一種高性能的滲碳不銹鋼CSS-42L，也成功地用于宇航軸承。

6.陶瓷材料 應(yīng)用于軸承的陶瓷材料主要是Si3N4和ZrO2及其系列組合制品。具有密度小、摩擦因數(shù)小、硬度特別高、耐高溫、耐強(qiáng)腐蝕，有適中的耐沖擊韌度，在中等接觸應(yīng)力下有較高的疲勞壽命等優(yōu)點(diǎn)，所以在高溫、高速、腐蝕介質(zhì)、強(qiáng)力摩擦狀態(tài)下工作的軸承，選用陶瓷材料更好。陶瓷軸承的類型目前主要有深溝球軸承、角接觸球軸承和圓柱滾子軸承。從是否完全采用陶瓷材料上劃分有兩種類型：一種是鋼制的內(nèi)外圈加上陶瓷滾動(dòng)體，稱作復(fù)合型；另一種是套圈和滾動(dòng)體均用陶瓷，稱作全陶瓷型。全陶瓷軸承在應(yīng)用中的難點(diǎn)是在與軸配合時(shí)因材料的膨脹系數(shù)不同而造成碎裂。

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滾動(dòng)軸承對(duì)材料的基本性能要求取決于軸承的工作特性。一般而言，軸承用鋼應(yīng)具有以下的性能：
( L0 p+ R6 D+ e( Q* V# p1.高的接觸疲勞強(qiáng)度。
( d& U  S) d; }) |! V5 ~$ g2.高的耐磨性。
3.高的彈性極限和屈服強(qiáng)度。
3 e9 s! b& R& g. w, \4.高而均勻的硬度。
- M6 _0 P' D" }5.一定的沖擊韌度。
6.好的尺寸穩(wěn)定性。
: a5 Y1 f1 i1 u% d4 R7.良好的緩蝕性能。
. \" F: g, ^7 r9 E" x9 A8.良好的工藝性能。
7 Y( v, d+ x/ i0 O) ^$ p對(duì)于特殊條件下工作的軸承材料，依其特定的要求還應(yīng)具有與其條件相適應(yīng)的特殊性能，例如：耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、防輻照、防磁等特性。