在眾多影響軸承壽命和可靠性的因素中,材料是最重要因素。
軸承鋼的選擇是基于淬透性,疲勞強度,耐磨性和韌性來(lái)選擇的。
1905 年德國使用 SAE 52100 高碳鉻鋼制造滾動(dòng)軸承后,到 1920 年已被廣泛用于滾動(dòng)軸承制造,這是世界滾動(dòng)軸承工業(yè)所用的第一代專(zhuān)用軸承鋼,并且是目前主流在使用的軸承鋼,球軸承和大多數的滾子軸承中都在使用,相當于國標 GGr15 鋼,屬于全淬透軸承鋼。
相對于大型軸承,特別是橫截面較厚的情況,會(huì )在軸承中加入 Si, Mn,Mo 來(lái)改進(jìn)性能,隨著(zhù)圓錐滾子的出現,慢慢開(kāi)始使用表面滲碳鋼。
隨著(zhù)工業(yè)的發(fā)展,為了滿(mǎn)足低溫,高溫,真空,耐腐蝕等應用工況,開(kāi)始采用高溫鋼和不銹鋼等特殊軸承鋼。
全淬透軸承鋼,一般含碳量大于 0.8%,當前生產(chǎn)的軸承鋼,大部分屬于淬透鋼。除了含碳量,合金總含量基本小于 5%。
表面淬硬軸承鋼,一般含碳量小于 0.8%,采用滲碳熱處理后,碳滲入到軸承表面,含碳量可以達到 0.65%-1.10%,從而使表面硬度達到淬透鋼所能獲得的硬度。
軸承鋼的潔凈度和均勻性-
軸承鋼的潔凈度,其中特別是降低鋼中的氧含量,可以明顯延長(cháng)軸承的壽命。
氧含量由 35ppm 降低到 10ppm,軸承疲勞壽命可以提高 10 倍。為了延長(cháng)軸承鋼的壽命,應開(kāi)發(fā)應用精煉技術(shù)來(lái)降低鋼中的氧含量。
非金屬夾雜物破壞了鋼基體的連續性,是造成軸承早期疲勞,剝落的主要原因之一。一個(gè)軸承零件的破壞,往往是由許多夾雜物中的某一個(gè)大型夾雜物引起。硬脆性?shī)A雜物(如鋁酸鹽,氧化物等)比軟的,易變形的夾雜物(如硫化物)更有害。
軸承鋼的均勻性是指,化學(xué)成分均勻一致,盡可能降低成分偏析。高碳鉻軸承鋼中碳化物是保證軸承基本性能,例如硬度,強度,耐磨性和疲勞壽命等必不可少的條件,因此要求軸承鋼中碳化物尺寸細小,分布均勻,呈球形,盡可能降低成分偏析。大顆粒碳化物是一種脆性相,它的危害性與脆性?shī)A雜物相似,易形成疲勞源,使鋼的使用壽命下降。碳化物的不均勻性會(huì )增加鋼的局部過(guò)熱和硬度不均勻性。