轴承套圈和滚动体材料

标准轴承钢

SKF超精密轴承所用标准钢是一种极其纯 净、全淬硬碳铬钢 (100Cr6),含大约1%的碳 和1,5%的铬,符合ISO683-17标准。这种轴承 钢的成份在制造和应用性能方面达到了最佳 的平衡。 这种钢通常经过马氏体或贝氏体的热处理,可以达到58–65 HRC的硬度。。

经热稳定化处理,SKF 超精密轴承可用于温度高达 150 °C(300 °F)的应用。 但其它因素如保持架材料、密封件材料或润滑剂可能会限制允许运行温度。

关于材料特性的信息,请参见表 1

NitroMax 钢(高氮不锈钢)
NitroMax 是新一代超纯净、高氮不锈钢。 与标准碳碳铬轴承钢(100Cr6)相比,NitroMax 钢有以下优势:
  • 贫油润滑条件下更强的抗疲劳抗磨损性能
    (k < 1)
  • 更高的断裂韧性
  • 优异的抗腐蚀性能

速度高于 A = 1 至 1.15 × 106 mm/min 的时候,这 些特性中的每一项都是有益的。

增强的 在所有润滑条件下,通过增强轴承的抗疲劳、抗磨损性能,使得轴承的使用寿命大幅提升。尤其是在超高转速时,润滑油膜会变 得更薄,润滑条件更加苛刻,此时寿命提升效果更加显著。

在极高的转速下运转时,离心力会增大内圈的周向拉应力,增加的断裂韧性降低了 内圈断裂的风险。

与以碳铬钢制成的轴承相比,在全膜润滑情况(k ≥ 1)下运行,该种超纯净、高氮钢可以大大延长轴承使用寿命。 在薄膜润滑情况下,它可以更大程度地延长轴承使用寿命图表 1

NitroMax 不但比传统碳铬钢轴承优越,也比其他高含氮不锈钢轴更优越。 为了说明这种情况,需要了解氮影响钢显微组织的方式及其在热处理过程中是如何被优化的。

当碳铬钢热处理时,会产生大而脆的铬和铬-钼碳化物,降低其周围钢基体中的铬和钼含量,从而降低抗点蚀能力。 另一方面,当NitroMax钢淬火和回火时,会形成细小的铬碳化合物(图 1)。 发生这一情况是因为当氮部分取代了钢合金中的碳,较高含量的铬溶 解在钢的基体中。 结果,氮化物周围的贫铬区较小,从而使NitroMax钢具有更高的抗腐蚀 能力(图 2)。

NitroMax钢的疲劳强度高与其均匀一致的微观组织、细密分布的铬氮化合物及析出的极少未溶二次碳化物(如果有的话)有关。 比较NitroMax钢与标准轴承钢100Cr6组织的细密程度,有助于解释NitroMax钢组织的优异性能。 更高的冲击韧性、尺寸稳定性和硬度(> 58 HRC) 来自于最终的淬、回火阶段热处理。

 NitroMax钢的另一优点是比100Cr6钢有 更低的热膨胀系数。当与具有极低热膨胀系 数的陶瓷滚动体配合使用时(在NitroMax钢 制套圈轴承中,标配滚动体为陶瓷滚动体), 这个优点能够使结合两种材料的轴承对内、 外圈间的温度差异更不敏感。 因此,预载荷处于非常稳定的水平—即使超出工作条件极限,从而减小了摩擦损失,降低了运转温度,延长了润滑脂的使用寿命。

陶瓷

SKF超精密轴承中滚动体所用陶瓷材料为符合ISO 26602标准的轴承级氮化硅。它由ß氮化硅超细的伸长晶粒在玻璃相基体中组成。 具有特别利于高速轴承的多种特性,如:

  • 硬度高
  • 弹性模量高
  • 密度低
  • 热膨胀系数低 
  • 电阻率高
  • 介电常数低
  • 不导磁

关于材料特性的信息,请参见表 1

带有钢圈和陶瓷球的轴承叫做混合陶瓷轴承。

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