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轴承材料

1、套圈及滚动体材料

滚动轴承，需其滚道面与滚动体以很小的接触面承受较大载荷的同时，保持高精度旋转。因此要求套圈及滚动体具备硬度高、抗滚动疲劳性能强、耐磨损以及尺寸稳定性好等特性。特别是显著影响滚动疲劳寿命的钢材中的非金属夹杂物。各种非金属夹杂物中，硬质氧化物容易成为疲劳裂纹的起点，因此需要使用非金属夹杂物含量少的清洁钢料。

进口(日本)轴承采用经真空脱气处理以及炉外精炼后，有害氧化物系夹杂物含量减少的清洁钢材。对要求高可靠性的轴承，采用清洁度更高的真空熔炼钢(VIM，VAR)或电渣熔炼钢(ESR)。

1)中高碳合金钢

一般来说，滚动轴承的套圈及滚动体采用表面及整个内部均进行了硬化处理的“整体淬火”材料。作为这种中高碳合金钢的高碳铬轴承钢，应用广泛。对于大型轴承及大剖面轴承，采用通过添加锰或钼元素提高淬火性的轴承钢。此外，也可采用添加了硅及锰元素的中碳钢，它与高碳铬轴承钢具有相同的淬火性。

表给出了JIS标准规定的具有代表性的高碳铬轴承钢的化学成分。SUJ2应用范围广，大型轴承使用通过添加大量锰(Mn)元素提高淬火性的SUJ3。SUJ5在SUJ3的基础上再添加钼(Mo)元素，进一部改善淬火性，适用于超大型轴承和壁厚轴承。SUJ2的化学成分与AISI 52100(美国)、DIN 100Cr6(西德)等相同。

2)渗碳钢

渗碳淬火是对适当深度的表面层渗碳，使其形成硬化层，而使芯部保持较低的硬度，从而兼备硬度和韧性，并具备良好的耐冲击性能。进口圆锥滚子轴承几乎全部采用渗碳钢。其中，中小型轴承经常采用铬钢(SCr)、及铬钼钢(SCM)，大型轴承则采用镍铬钼钢。表给出了JIS标准中具有代表性的渗碳钢的化学成分。

3)耐热轴承钢

通常采用高碳铬钢的轴承，如果长期运转于120℃以上的高温场合，采用标准热处理就会产生较大的尺寸变化。因此，可以采用对应其最高应用温度进行尺寸稳定处理(TS处理)的轴承。由于这种尺寸稳定处理会降低材料的硬度，因此轴承的疲劳寿命也会相应缩短。

运转于150℃~200℃的准高温轴承使用的钢材，添加硅元素后可提高耐热性，高温应用工况下，可降低硬度，减少尺寸变化，从而表现出优异的滚动疲劳寿命。

更高温度应用场合的轴承，采用运转中软化及尺寸变化程度小的耐热钢。作为耐热钢，采用钼系或钨系高速钢。如果同时要求耐热性，且应用于高速旋转工况的轴承，则采用钼系耐热渗碳钢。

4)耐腐蚀轴承钢

要求耐腐蚀的应用场合，采用不锈钢。为达到耐腐蚀效果，采用含有大量合金元素--铬元素的马氏体系不锈钢。

5)高频淬火钢

除渗碳淬火外，采用高频淬火硬化滚道面的轴承，主要采用含碳量比整体淬火钢更低的中碳钢。大型轴承或大剖面尺寸的轴承，要求深高频淬火层的场合，采用添加铬或钼元素的中碳钢。

6)其它材料

超高速及耐腐蚀应用场合，也可采用陶瓷材料(S3N4)。

13.2保持架材料

保持架材料，必须具有能够承受旋转振动与冲击载荷的强度，与滚动体及滚道面接触的摩擦小;质量轻且能够适应轴承的运转温度。

用于中小型轴承的冲压保特架其材料，除了采用碳含量约为0.1%的冷轧、热轧钢板外，根据轴承用途也会采用奥氏体系不锈钢板。大型轴承一般采用车制保持架，其材料多采用机械机构用碳钢及高强度黄铜铸件，也可以采用铝合金等材料。这些具有代表性的保持架材料的化学成分如表

航空轴承除了采用高强度黄铜铸件外，还采用经过淬火、高温回火的中碳镍铬钼钢。且多采用表面镀银工艺改善润滑效果。

此外，保持架也广泛采用可注塑成型的高分子材料。通常采用添加玻璃纤维强化聚酰胺树脂。高分子材料制保持架具有质量轻及耐腐蚀特性的同时，还具有良好的抗衰性及自润滑性能。聚酰胺树脂保持架通常可连续运转于-40℃~120℃的场合，不能应用于高于120℃的场合。

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