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滾動(dòng)軸承用鋼的基本性能要求

滾動(dòng)軸承零件在實(shí)際使用過程中,往往要在拉伸、壓縮、彎曲、剪切、交變等復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)和高應(yīng)力值條件下, 高速長(zhǎng)時(shí)間工作。 選擇制造滾動(dòng)軸承的材料是否合適,對(duì)其使用性能和壽命將有很大影響。 而選擇材料的基本方法是根據(jù)軸承的破壞 (失效)形式來決定的。一般情況下,滾動(dòng)軸承的主要破壞形式是在交變應(yīng)力作用下的疲勞剝
落,以及由于摩擦磨損而使軸承的精度喪失,此外,還有裂紋、壓坑、銹蝕等原因造成軸承的非正常破壞。因此,總體而言,滾動(dòng)軸承應(yīng)具有高的抗塑性變形能力,少的摩擦磨損,良好的旋轉(zhuǎn)精度,高的尺寸精度,良好的尺寸穩(wěn)定性,以及長(zhǎng)的接觸疲勞壽命。而且其中很多性能是由材料和熱處理工藝所共同決定的。因而要求制造滾動(dòng)軸承的材料經(jīng)過后工序的一定熱處理后具備以下的性能。
1高的接觸疲勞性能
滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),滾動(dòng)體在軸承內(nèi)、外圈的滾道間滾動(dòng)時(shí),其接觸部分承受周期性交變負(fù)荷,多者每分鐘達(dá)數(shù)萬次或數(shù)十萬次。在周期性交變應(yīng)力的反復(fù)作用下,接觸表面出現(xiàn)疲勞剝落。開始出現(xiàn)剝落后引起軸承的振動(dòng)、噪音增大,工作溫度不斷上升,致使軸承最終疲勞破壞而不能使用。接觸疲勞破壞是滾動(dòng)軸承破壞的主要形式。
因此,要求滾動(dòng)軸承用鋼應(yīng)具有較高的接觸疲勞強(qiáng)度。
2高的耐磨性
滾動(dòng)軸承正常工作時(shí),除了發(fā)生滾動(dòng)摩擦外,還伴有滑動(dòng)摩擦。其發(fā)生滑動(dòng)摩擦的主要部位有:滾動(dòng)體和滾道之間的接觸面,滾動(dòng)體和保持架兜孔之間的接觸面,保持架和套圈引導(dǎo)擋邊的接觸面,滾子的端面和套圈擋邊的接觸面。滾動(dòng)軸承中滑動(dòng)摩擦的存在不可避免地使軸承零件產(chǎn)生磨損。如果軸承鋼的耐磨性差,滾動(dòng)軸承便會(huì)因?yàn)槟p而過早地喪失軸承的精度或因?yàn)檩S承旋轉(zhuǎn)精度的下降而使軸承的振動(dòng)增加,壽命下降。因此,要求軸承鋼具有高的耐磨性。
3高的彈性極限
滾動(dòng)軸承工作時(shí),由于滾動(dòng)體于內(nèi)外套圈之間接觸面積小,軸承在承受負(fù)荷時(shí)、尤其是承受較大負(fù)荷情況下,接觸表面的接觸應(yīng)力很大,為了防止在高的接觸應(yīng)力下發(fā)生塑性變形,以致于破壞軸承精度和產(chǎn)生表面裂紋,所以軸承用鋼應(yīng)具有高的彈性極限。
4合適的硬度
硬度對(duì)接觸疲勞壽命、耐磨性、彈性極限有著非常密切的關(guān)系,因此滾動(dòng)軸承的硬度也直接影響著滾動(dòng)軸承的壽命,所以硬度是滾動(dòng)軸承的重要指標(biāo)之一。滾動(dòng)軸承的硬度通常要根據(jù)軸承承受負(fù)荷的方式和大小、軸承尺寸和壁厚的總體情況來決定,硬度過高或過低都將影響軸承的壽命。眾所周知,滾動(dòng)軸承的主要失效形式有接觸疲
勞破壞;耐磨性差或尺寸不穩(wěn)定而導(dǎo)致軸承精度喪失;軸承零件缺乏一定的韌性,在承受較大沖擊負(fù)荷而發(fā)生脆斷導(dǎo)致軸承的破壞。一定要根據(jù)軸承的具體情況和失效的方式來確定軸承的硬度。對(duì)于由于疲勞剝落破壞或由于軸承零件耐磨性差導(dǎo)致軸承精度喪失的情況,軸承零件應(yīng)選擇較高的硬度;對(duì)于承受較大沖擊負(fù)荷的軸承(例如軋
機(jī)軸承、部分汽車軸承等) ,適當(dāng)降低硬度以提高軸承的韌性是十分必要的。
5一定的韌性
很多軸承在使用過程中都承受一定的沖擊負(fù)荷,因此要求軸承鋼具有一定的韌性, 以保證軸承不因承受沖擊負(fù)荷而破壞。對(duì)于承受較大沖擊負(fù)荷的軸承如軋機(jī)軸承、鐵路軸承等要求材料具有相對(duì)較高的沖擊韌性和斷裂韌性, 這些軸承有的用貝氏體淬火,有的用滲碳鋼,就是保證這些軸承具有較好的耐沖擊性能。
6良好的尺寸穩(wěn)定性
滾動(dòng)軸承是精密的機(jī)械零件,其精度是以微米為計(jì)算單位的。在軸承長(zhǎng)期的保管和使用過程中, 不能因軸承零件內(nèi)在組織或應(yīng)力變化而引起軸承尺寸的改變導(dǎo)致軸承的精度喪失。因此,要求軸承用鋼具有較好的尺寸穩(wěn)定性。
7一定的防銹性能
因滾動(dòng)軸承的生產(chǎn)工序繁多,生產(chǎn)周期較長(zhǎng),有的半成品或成品零件在裝配前需要較長(zhǎng)時(shí)間的存放,因此,軸承零件在生產(chǎn)過程中或在成品保存中都極易發(fā)生一定的銹蝕,尤其是在潮濕的空氣中。因此,滾動(dòng)軸承用鋼要求具有一定的防銹性能。
8良好的工藝性能
滾動(dòng)軸承在生產(chǎn)過程中,零件需要經(jīng)過多道冷、熱加工工序,這就要求軸承用鋼應(yīng)具有良好的加工性能,如冷、熱成型性能,切削加工性能,磨削加工性能,熱處理性能等,以適應(yīng)滾滾動(dòng)軸承大批量、高效率、低成本和高質(zhì)量的生產(chǎn)需要。 此外,對(duì)于特殊工況條件下使用的軸承用鋼除以上幾個(gè)基本要求外,還應(yīng)具備相應(yīng)的特殊性能要求,如耐高溫性能、高速性能、抗腐蝕和無磁性能。
我國(guó)鋼號(hào)表示方法的分類說明
軸承用鋼冶金質(zhì)量的基本要求
軸承材料