軸承合金是用來制造滑動軸承中的軸瓦及內襯的合金。當軸承支撐軸進行工作時,軸瓦表面要承受一定的交變載荷,并與軸之間發生強烈的摩擦。為了確保機器正常、平穩、無噪聲運行,減少軸瓦對軸頸的磨損,軸承合金應具備一定的強度和疲勞抗力,以承受較高的交變載荷;足夠的塑性和韌性,以抵抗沖擊和震動并保證與軸的良好配合;較小的摩擦系數和良好的磨合能力,并能儲油;良好的導熱性、抗蝕性和低的膨脹系數,以防溫升導致與軸的咬合;同時還應具有良好的耐蝕性和鑄造性能。
為了滿足以上性能要求,軸承合金的組織特點應該是軟硬兼有;或者是在軟基體上均勻分布著硬質點;或者是在硬基體上均勻分布著軟質點。當軸承工作時,軟組織很快被磨凹,凸出的硬組織便起支撐軸的作用。這樣,既減小了軸與瓦的接觸面,凹下的空間又可儲存潤滑油,保證軸承有良好的潤滑條件和低的摩擦系數,減輕軸的磨損。此外,偶然進入的外來硬物也能被壓入軟組織內,不致擦傷軸頸。
工業上應用最廣的軸承合金是錫基和鉛基軸承合金(又稱為巴氏合金)。其編號為“ZCh+基本元素+主加元素+主加元素含量+輔加元素含量”,編號中“Z”、“Ch”為“鑄”和“承”字的漢語拼音字首和第一個音節。
(1)錫基軸承合金
錫基軸承合金是Sn-Sb-Cu系合金,又稱錫基巴氏合金。合金組織為α+β,其中軟基體是Sb溶于Sn中的α固溶體;硬質點是以SnSb為基的β固溶體。由于β相密度較液相小,故在結晶時易浮在液體上方,隨后結晶的α相將沉在下面,而導致“比重偏析”。為此,在合金中加入一定量的Cu,Cu和Sn形成的高熔點化合物Cu3 Sn(或Cu6 Sn5),在結晶時最先析出(如圖6.20中白色星狀或放射狀物),阻止β相上浮,減輕比重偏析;同時,也起到硬質點作用,進一步提高合金的強度和耐磨性。
錫基軸承合金膨脹系數和摩擦系數小,并具有良好的導熱性、抗蝕性和工藝性,適于制造重要的軸承,如汽輪機、渦輪機、內燃機等高速軸瓦,工作溫度小于150℃。
(2)鉛基軸承合金
鉛基軸承合金是Pb-Sb-Sn-Cu系合金,又稱鉛基巴氏合金。合金組織為(α+β)+β。其中,(α+β)共晶體為軟基體,β相方塊狀物SnSb和針狀物Cu2 Sb構成硬質點。合金中加入Sn,Cu能強化基體,形成硬質點,Cu還能防止比重偏析。
鉛基軸承合金的性能略低于錫基軸承合金,但由于價格便宜,故常用做低速、低載荷的軸瓦材料,工作溫度不超過120℃。
(3)其他軸承合金
除了巴氏合金以外,還有銅基、鋁基軸承合金,它們的特點是承載力高、密度較小、導熱性和疲勞強度好,工作溫度較高,價格便宜。因此,也廣泛用做汽車、拖拉機、內燃機車等一般工業軸承。
一些常用軸承合金的牌號、成分、性能及用途見表1.5.15。
表1.5.15 幾種軸承合金的代號、成分、性能及用途
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