隨著軸承生產(chǎn)技術(shù)水平的提升,軸承材料一直在發(fā)生著變化,軸承材料可以說一直制約著回轉(zhuǎn)支承的的發(fā)展,決定了未來回轉(zhuǎn)支承的發(fā)展方向。最常見的軸承材料大致分為以下幾種:
1.高碳鉻軸承鋼(軸承鋼)
世界各國均以相當于GCr15的鋼號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增加鉬的質(zhì)量分數(shù)(0.1%、0.2%、…、0.6%不等),鉻的質(zhì)量分數(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發(fā)展是適當降低淬透性,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。
2.無鉻軸承鋼
無鉻軸承鋼是我國根據(jù)國產(chǎn)資源特點自行研制的代替鉻軸承鋼的新鋼種,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,緩蝕性能及機械加工性能稍遜,但采取適當措施,用此類鋼代替鉻軸承鋼生產(chǎn)軸承是完全可行的。
3.滲碳軸承鋼
隨著高速航空發(fā)動機的發(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。
4.不銹軸承鋼
9Gr18不銹鋼中粗大碳化物是有害的,國外致力于研究把碳質(zhì)量分數(shù)降低到0.5~0.7,提高了9Gr18鋼的綜合性能。目前有的國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,德國研究一種低氮鋼LNS用于航空發(fā)動機和宇航軸承,法國研制一種XD15N高氮馬氏體不銹鋼用于宇航軸承,美國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。
5.碳素軸承鋼
國外軸承鋼學(xué)術(shù)界認為軸承鋼中的合金元素主要作用是提高淬透性,高強度、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。目前有進一步擴大碳鋼使用范圍的趨勢。
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,所以在高溫、高速、腐蝕介質(zhì)、強力摩擦狀態(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)外圈加上陶瓷滾動體,稱作復(fù)合型;另一種是套圈和滾動體均用陶瓷,稱作全陶瓷型。全陶瓷軸承在應(yīng)用中的難點是在與軸配合時因材料的膨脹系數(shù)不同而造成碎裂。
隨著,回轉(zhuǎn)支承產(chǎn)品要求的不斷提升,目前回轉(zhuǎn)支承廣泛使用50Mn(屬于碳素軸承鋼)作為基礎(chǔ)材料,這種優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼是含碳小于0.8%的碳元素,鋼中除含有碳(C)元素和為脫氧而含有一定量硅(Si)(一般不超過0.40%)、錳(Mn)(一般不超過0.80%,較高可到1.20%),當錳(Mn)含量達到1.40%,稱為錳鋼(50Mn)。少量使用42CrMo(42CrMo鋼屬于超高強度鋼,具有高強度和韌性,淬透性也較好,無明顯的回火脆性,調(diào)質(zhì)處理后有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力,低溫沖擊韌性良好)。
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