滾動軸承鋼的選擇原則

在設(shè)計和制造滾動軸承時，一般按如下原則來選擇軸承材料。
一．根據(jù)軸承的工作條件選擇
? 1．工作溫度
常溫下工作的軸承，采用鉻軸承鋼。工作溫度高于150℃低于250℃也采用鉻軸承鋼，但要經(jīng)過特殊的熱處理（需200℃或300℃回火）。
2．承受沖擊載荷的大小
承受強大沖擊載荷的軸承，一般不采用鉻軸承鋼，大多數(shù)采用優(yōu)質(zhì)滲碳結(jié)構(gòu)鋼、耐沖擊工具鋼或調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。
3．接觸介質(zhì)
在有腐蝕性的介質(zhì)中使用的軸承必須采用具有良好耐腐蝕性的耐蝕鋼或合金鋼制造。
二．根據(jù)軸承的結(jié)構(gòu)類型選擇
軸承零件結(jié)構(gòu)較復雜，如外圈帶安裝擋邊，而且承受較高的沖擊載荷時，宜采用加工性能良好的滲碳鋼；沖壓滾針軸承外圈可采用08和10低碳鋼（塑性好，適于冷沖壓加工）；擺動機構(gòu)或操縱機構(gòu)上使用的關(guān)節(jié)軸承，可采用具有優(yōu)良的冷塑性變形性能的GCr15、9Cr18、9Cr8Mo以及合金結(jié)構(gòu)鋼冷擠壓成型。
三．根據(jù)軸承疲勞壽命和可靠性要求選擇
軸承疲勞壽命和可靠性，在一定程度上取決于鋼的純潔度和組織均勻性。對于一般使用場合，多使用酸性平爐或堿性電爐冶煉的普通軸承鋼。隨著冶煉方法的不斷改進，產(chǎn)生了電流重熔、真空冶煉、電子束爐冶煉等新的冶煉方式，由上述方式煉成的軸承鋼制成的軸承，其壽命也相應得到提高。適用于疲勞壽命和可靠性有特殊要求的軸承，如鐵路車輛軸箱軸承、航空發(fā)動機主軸軸承和導航系統(tǒng)軸承等。
此外，在選擇鋼種時還應綜合考慮鋼的加工性能、貨源供給及國內(nèi)資源情況等。

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常用滾動軸承鋼的用途和性能

一．高碳鉻軸承鋼
高碳鉻軸承鋼是含鉻1.30～1.65％的高碳合金鋼，其特點是：熱處理后的顯微組織比較均勻穩(wěn)定、硬度高而均勻、耐磨性好、接觸疲勞強度高、具有良好的尺寸穩(wěn)定性和耐腐蝕性。經(jīng)球化退火后，其切削加工性能良好，且價格也比較便宜。這種鋼可以滿足在一般工況條件下運轉(zhuǎn)的軸承的使用要求。
高碳鉻軸承鋼在全世界得到廣泛采用，最常用的牌號是GCr 15和GCr15SiMn，在我國用量約占軸承鋼總量的80％以上，這兩種鋼的性能基本相同，但GCr15SiMn鋼的淬透性比GCr15鋼好，因此對于較大尺寸的軸承零件，宜采用GCr15SiMn鋼，高碳鉻軸承鋼廣泛用于制造滾動軸承套圈和滾動體，其使用范圍列于表6-1。
GCr15軸承鋼大量用來制造汽車、拖拉機、坦克、飛機等使用的發(fā)動機軸承、機床、電機等所使用的主軸軸承以及鐵路車輛、礦山機械、通用機械用軸承。
GCr15SiMn軸承鋼主要用來制造壁厚大的軸承，如各種大型和特大型軸承，多用在重型機床及軋鋼機上無較大沖擊載荷的工作條件下。
由于GCr15SiMn鋼的裂紋敏感性較大，沖擊韌性差，對于有沖擊載荷的厚壁軸承還不能完全滿足使用要求，鐵道部首先提出客車軸承不允許使用GCr15SiMn鋼，還有對于大壁厚的軋機和礦山軸承在承受沖擊載荷大的條件下，GCr15SiMn鋼也限制使用?，F(xiàn)已開發(fā)出GCr18SiMo和GCr15SiMo等高淬透性鋼，其性能比GCr15SiMn鋼優(yōu)越，可在鐵路軸承、軋機軸承、礦山機械軸承上替代GCr15SiMn鋼使用。??????
表6-1? 高碳鉻軸承鋼的使用范圍

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二．滲碳軸承鋼
用于制造軸承零件的滲碳鋼主要是低碳鋼和優(yōu)質(zhì)低碳合金結(jié)構(gòu)鋼。用這類鋼制造的軸承零件，經(jīng)滲碳、淬火、回火等熱處理工序后，表面具有很高的硬度（硬度≥HRC60）和一定的耐磨性以及較高的抗接觸疲勞強度，而心部又具有良好的韌性，一定的強度和硬度。滲碳軸承鋼特別適宜于制造在沖擊載荷條件下工作的軸承和尺寸較大的軸承?？傊瑵B碳鋼軸承的優(yōu)點是：
1）滲碳淬火后表面保留壓應力狀態(tài)，抗疲勞強度好。
2）承受沖擊載荷能力強，表面硬化層有微裂紋也不易向內(nèi)部擴展。表面具有較高的硬度而心部硬度較低（一般為35HRC～40HRC），與高碳鉻軸承鋼相比，有較好的心部沖擊韌度。
3）滲碳的深度和濃度可以根據(jù)需要加以調(diào)節(jié)。
4）不受軸承零件尺寸和壁厚的限制。

三．耐腐蝕軸承鋼
耐腐蝕軸承鋼又稱不銹鋼，在腐蝕介質(zhì)中工作不易氧化。常用的有奧氏體不銹鋼（1Cr18Ni9Ti），馬氏體不銹鋼（9Cr18、9Cr18Mo、Cr15Mo4），沉淀硬化不銹鋼（0Cr17Ni7AL）及鎳基或鈷基合金等。其中以9Cr18最為常用，9Cr18Mo次之。
耐腐蝕軸承鋼用于制造在化學工業(yè)、食品工業(yè)等腐蝕環(huán)境和低溫下工作的軸承零件及某些要求低摩擦的儀器和儀表軸承等。
9Cr18和9Cr18Mo ,這類馬氏體不銹鋼經(jīng)熱處理后可得到大部分馬氏體組織，具有高硬度、高強度、很好的耐磨性和韌性，主要用于制造在海水、河水、酸、有機鹽水以及蒸汽等腐蝕介質(zhì)中工作的軸承，在-253～350℃下工作的軸承以及某些微型軸承。
1Cr18Ni9Ti和0Cr17Ni7AL主要用于制造耐腐蝕保持架、鋼球等。其中1Cr18Ni9Ti還可作防磁軸承套圈及滾動體，且經(jīng)滲氮處理后適用于制造高溫、高真空、低載荷及高速條件下工作的套圈和滾動體。

四．高溫軸承鋼
通常，在150℃以上溫度工作的軸承稱為高溫軸承。普通鉻軸承鋼的使用溫度超過150℃時，硬度將急劇下降，尺寸不穩(wěn)定，并導致軸承無法正常工作。對于工作溫度在150～250℃工作的軸承，若套圈和滾動體仍選用普通高碳鉻軸承鋼制造，則必須對鋼的回火溫度提出特殊的要求，一般應高于工作溫度50℃下進行回火。經(jīng)過按上述要求回火處理的軸承鋼，能在250℃下正常工作，但因回火后硬度有所下降，對軸承壽命有所降低。
當工作溫度高于250℃時，必須采用耐高溫的軸承鋼制造，高溫軸承鋼除應具有一般軸承鋼的性能外，還應具有一定的高溫硬度和高溫耐磨性以及高溫接觸疲勞強度，還要抗氧化、耐沖擊和高溫尺寸穩(wěn)定性。
耐高溫軸承用鋼，主要是選用高速鋼和高鉻馬氏體不銹鋼。對于結(jié)構(gòu)復雜，又需承受強大沖擊載荷的軸承，也可采用高溫滲碳鋼制造。
當環(huán)境溫度超過500℃時，選用鋼已難以滿足要求，而應選用鈷基、鎳基合金碳化鈦等高溫材料。
高溫軸承主要用于航空噴氣發(fā)動、燃氣輪機、核反應堆系統(tǒng)、X光管鎢管，以及高速飛行器、火箭和宇宙飛船。

五．防磁軸承材料
當軸承在強磁場中工作時，為使軸承不被磁化，使軸承摩擦力矩穩(wěn)定，從而確保其精度，軸承必須用防磁材料制造。例如，在采礦工業(yè)中，利用飛機進行大面積控礦，要求控礦儀表零件不受磁性干擾，此儀表軸承應為防磁軸承。目前常用的防磁軸承材料主要有QBe2、Cr18Ni9Ti等，其中最常用的是鈹青銅QBe2。

(運轉(zhuǎn)世界大國龍騰 龍出東方 騰達天下 龍騰三類調(diào)心滾子軸承 劉興邦CA CC E MB MA)

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滾動軸承保持架及其它零件所用材料

滾動軸承在工作時，由于滑動摩擦而造成軸承發(fā)熱磨損。特別是在高速運轉(zhuǎn)的條件下，由于離心力的作用，加速了摩擦磨損與發(fā)熱，嚴重時會造成保持架燒傷和斷裂，致使軸承不能正常使用。因此，要求制造滾動軸承保持架的材料除具有一定的強度外，還必需有良好的導熱性，摩擦系數(shù)小，耐磨性能好，比重較小且膨脹系數(shù)與滾動體相近。除此之外，由于保持架結(jié)構(gòu)一般比較復雜，還要求所用材料具有良好的加工性能。

常用的軸承保持架及鉚釘支柱所用材料分為黑色金屬材料（如低碳鋼、不銹鋼等），有色金屬材料（如黃銅、青銅和鋁合金等）和非金屬材料（如酚醛夾布膠木、塑料等）三類。特殊用途的軸承保持架還應滿足特殊工作條件的要求，如耐高溫、耐腐蝕、自潤滑（真空中使用）和無磁性等。

?

一．黑色金屬材料

滾動軸承的保持架絕大部分采用08和10優(yōu)質(zhì)碳素鋼薄板冷沖壓而成。此外，常用的黑色金屬材料還有20、30、45、0Cr18Ni9、1Cr18Ni 9Ti、S16SiCuCr、ML15、ML20、65Mn等。其用途列于表6-2。

表6-2????黑色金屬材料用途表

鋼號

用?????????????途

08

10

制造各類型滾動軸承的沖壓保持架及防塵蓋擋圈、鉚釘和沖壓滾針軸承套圈等

20

40

45

制造大型、特大型軸承保持架、支柱、墊圈及大型、特大型圓錐滾子軸承的內(nèi)、外隔圈等

0Cr18Ni9

1Cr18Ni9Ti

制造不銹鋼軸承的保持架、墊圈和鉚釘?shù)?/p>

S16SiCuCr

制造需要潤滑條件軸承的保持架、防塵蓋等

ML15

ML20

制造長圓柱和螺旋滾子軸承的支柱以及鉚釘?shù)?/p>

65Mn

制造軸承的彈簧、鎖圈等

?

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二．有色金屬材料

常用的有色金屬材料用途列于表6-3。

表6-3????????有色金屬材料用途表

牌號

用????????途

備注

H62

制造沖壓保持架及鉚釘?shù)?/p>

黃銅類

HPb59-1

制造高強度實體保持架及擋圈

QAI10-3-1.5

制造高溫高速軸承用實體保持架

鋁鐵錳青銅

LY11CZ

LY12CZ

制造高溫高速軸承用實體保持架

鋁合金

?

三．非金屬材料

常用非金屬材料用途列于表6-4

表6-4???????非金屬材料用途表

材料名稱

用?????????途

酚醛膠布

制造中小型、微型高速軸承保持架

尼龍1010

聚四氟乙烯

制造≤100℃中小型高速耐腐蝕軸承保持架

耐油橡膠、毛氈

制造軸承的密封圈