軸承材料的發展

伊凡

1.高碳鉻軸承鋼 世界各國均以相當于GCr15的剛號作為軸承用鋼的基礎，向提高淬透性的方向發展以適應厚壁軸承零件的需要，其做法是在成分中適當增加鉬的質量分數（0.1％、0.2％、…、0.6％不等），鉻的質量分數略有調整或不變，從而發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展是適當降低淬透性，并施以中頻感應加熱，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越性能，又節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。
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: H9 q, q0 P3 ?) V/ M$ F2.無鉻軸承鋼 無鉻軸承鋼是我國根據國產資源特點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。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軸承是完全可行的。
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& W! Z8 i! z& G3.碳素軸承鋼 國外軸承鋼學術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。而真空脫氣技術發展到今天，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。

, ]& `2 j' `+ g4.滲碳軸承鋼 隨著高速航空發動機的發展，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越。目前又在研究超M50NiL的滲碳鋼。

! `: T/ |8 i+ [& F7 X! c# ?5.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量分數降低到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。

6.陶瓷材料 應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，在中等接觸應力下有較高的疲勞壽命等優點，所以在高溫、高速、腐蝕介質、強力摩擦狀態下工作的軸承，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：一種是鋼制的內外圈加上陶瓷滾動體，稱作復合型；另一種是套圈和滾動體均用陶瓷，稱作全陶瓷型。全陶瓷軸承在應用中的難點是在與軸配合時因材料的膨脹系數不同而造成碎裂。

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滾動軸承對材料的基本性能要求取決于軸承的工作特性。一般而言，軸承用鋼應具有以下的性能：
* i/ v( v7 n+ \6 h% l) a. e! ^+ N1.高的接觸疲勞強度。
2.高的耐磨性。
  V5 m1 K/ u, {: t1 r( @3.高的彈性極限和屈服強度。
4.高而均勻的硬度。
5.一定的沖擊韌度。
7 Y0 G6 I- v. S6.好的尺寸穩定性。
7.良好的緩蝕性能。
7 x  i8 ^9 m# U# a# ^8.良好的工藝性能。
對于特殊條件下工作的軸承材料，依其特定的要求還應具有與其條件相適應的特殊性能，例如：耐高溫、耐低溫、耐腐蝕、防輻照、防磁等特性。