轴承合金

第六章轴承合金一组织性能要求二常用轴承合金第六章轴承合金•制造滑动轴承的轴瓦及其内衬的耐磨合金称为轴承合金。滑动轴承是许多机器设备中对旋转轴起支撑作用的重要部件，由轴承体和轴瓦两部分组成。与滚动轴承相比滑动轴承具有承载面积大，工作平稳，无噪音及拆装方便等优点。轴承与轴的理想配合示意图1—轴；2—轴承；3—润滑油；4—硬质点；5—基体•一、组织性能要求•当轴高速旋转时，轴瓦与轴颈发生强烈摩擦，承受轴颈施加的交变载荷和冲击力。•对轴承合金的性能要求：•⑴足够的强韧性，以承受轴颈施加的交变冲击载荷.•⑵较小的热膨胀系数，良好的导热性和耐蚀性，以防止轴与轴瓦之间咬合。•⑶较小的摩擦系数，良好的耐磨性和磨合性，以减少轴颈磨损，保证轴与轴瓦良好的跑合。•为满足上述性能要求，轴承合金的组织应是软的基体上分布着硬的质点或硬的基体上分布着软的质点.•当轴旋转时，软的基体（或质点）被磨损而凹陷，减少了轴颈与轴瓦的接触面积，有利于储存润滑油和轴与轴瓦间的磨合，而硬的质点(基体)则支撑着轴颈，起承载和耐磨作用.软基体(或质点)还能起嵌藏外来硬杂质颗粒的作用,以避免擦伤轴颈。二、常用轴承合金工业上常用的是锡基、铅基轴承合金,又称巴氏合金。锡基轴承合金的优点是工艺性好、膨胀系数小、导电性和抗蚀性比铅基轴承合金高;轴承合金的牌号以“承”字汉语拼音Ch开头，牌号前冠以“Z”,表示是铸造合金。如含有Sb11％和Cu6％的锡基轴承合金牌号为“ChSnSb11-6”。•1、锡基轴承合金•是以锡为主并加入少量锑、铜等元素组成的合金，熔点较低，是软基体硬质点组织类型的轴承合金。典型牌号为ZchSnSb11-6。(其组织为基体+白亮块状SnSb+星状Cu3Sn)ZchSnSb11-6合金的显微组织•锡基轴承合金具有较高的耐磨性、导热性、耐蚀性和嵌藏性，摩擦系数和热膨胀系数小，但疲劳强度较低，工作温度不超过150℃，价格高。巴氏合金轴瓦广泛用于重型动力机械，如气轮机、涡轮机和内燃机等大型机器的高速轴瓦。2、铅基轴承合金•是以铅为主加入少量锑、锡、铜等元素的合金，也是软基体硬质点型轴承合金。•典型牌号为ZchPbSb16-16-2。ZchPbSb16-16-2合金的显微组织[(+)共晶基体+方块状SnSb+针状Cu3Sn]•铅基轴承合金的强度、硬度、耐蚀性和导热性都不如锡基轴承合金，但其成本低，有自润滑性；仅适于低速、低负荷或静载下中负荷的轴承。常用于低速、低载条件下工作的设备,如汽车、拖拉机曲轴的轴承等。内燃机轴瓦铅基轴承合金分为两类:•一类是成分简单的Pb-Sb合金（添加有铜）和Pb-Ca-Na合金；•另一类是成分复杂的，在Pb-Sb-Sn基础上添加铜、镍、镉、砷等元素的合金。•在Pb-Sb合金中，锑含量大于11.2%时，为初生β相和共晶体（α+β）所组成。β相的硬度约30（HB），起硬质点的作用；共晶体的硬度约7~8（HB)，为软基体。•合金ChPbSb17-1中含17%Sb及1~1.5%Cu，其组织由初生Sb+金属间化合物Cu2Sb+共晶体（α+β）组成，如右图所示。•此合金的强度、硬度都很低，只适用于工作温度低于60℃，且受力较小，又不太重要的轴承。ChPbSb17-1合金的显微组织，亮色块状为（Sb）晶体，亮色长针为化合物Cu2Sb，基体为共晶体[(+)•为了提高Pb-Sb系合金的强度和耐磨性，可加入5~17%Sn。•锡既能溶入铅中，强化基体的α固溶体，又能形成金属化合物SbSn作为硬质点，从而提高合金的硬度、耐磨性。•加锡还能改善轴承合金的抗腐蚀性及与钢衬垫的粘合能力。•铅基轴承合金中加镍可提高合金的韧性和耐磨性；•加砷和镉能细化合金组织，提高合金的强度。•采用控制浇注温度（约330~350℃）和加快冷却速度的方法获得均匀细小的组织，以提高性能。•在锡基和铅基合金中，以锡基性能最好，简单Pb-Sb合金性能最差，复杂Pb-Sb-Sn合金性能居中。•几种常用的锡基、铅基轴承合金的成分和性能如下表：铜合金中常用作轴承的合金有锡青铜、铝青铜、铅青铜和锑青铜。•3、铜基轴承合金—铅青铜、锑青铜•（1）铅青铜—以铅为主加元素的铜合金。•这种青铜具有较高的导热性（较锡青铜大四倍）、良好的耐磨性和较高的疲劳强度，并能在较高温度（300~320℃）下工作。•铅青铜是机械制造和航空工业上应用最广，而且性能优良的轴承材料。•轴承用铅青铜按成分分为两类，一类是含30~45%铅的二元铅青铜，另一类是加入镍和锡的多元铅青铜。•简单铅青铜的强度较低，可浇铸在钢管或薄壁钢板上制成双金属轴承使用，使钢的强度和铅青铜的耐磨性很好结合起来。铅青铜和钢套能结合的很好，不易剥落和开裂。•多元铅青铜中加入的锡和镍都溶入以铜为基体的固溶体中，提高合金的机械性能和抗腐蚀性能。•多元铅青铜的强度较高，用作轴承时，可不用钢背。•常用铅青铜的成分、性能见下表：（2）锑青铜•铜和锑的铜基合金称为锑青铜•锑青铜具有较高的减磨性和良好的切削加工性能。铸造性能较好，有很好的抗蚀性。•常用锑青铜的成分、性能如下表：4、铝基轴承合金（铝锑镁、铝锡系）•铝基轴承合金的比重小，导热性好；•疲劳强度和高温强度高，化学稳定性好，能承受较大的压强。•适应于在高速高负荷条件下工作的轴承。在汽车、拖拉机、内燃机上已被广泛使用。•主要缺点：线膨胀系数大，运转时容易与轴咬合。