NTN軸承鋼的基本性能要求
2014-10-09
滾動(dòng)軸承用材包括滾動(dòng)軸承零件用材和保持架、鉚釘及其他輔助材料。滾動(dòng)軸承及其零件絕大多數(shù)由鋼制成,滾動(dòng)軸承用鋼通常是高碳鉻鋼及滲碳鋼。隨著近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和滾動(dòng)NTN軸承使用量日益增加,對(duì)NTN軸承的要求越來(lái)越高,如高精度、長(zhǎng)壽命及高可靠性等。對(duì)于一些特殊用途NTN軸承,還要求NTN軸承材料具有耐高溫、抗腐蝕、無(wú)磁性、超低溫、抗輻射等性能。除此之外,NTN軸承材料還包括合金材料、有色金屬和非金屬材料等。另外,用陶瓷材料制造的NTN軸承現(xiàn)已應(yīng)用于機(jī)車、汽車、地鐵、航空、航天、化工等領(lǐng)域。
滾動(dòng)NTN軸承對(duì)材料的基本要求在很大程度上取決于NTN軸承的工作性能。選擇制造滾動(dòng)NTN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。一般情況下,滾動(dòng)NTN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NTN軸承精度喪失。此外,還有裂紋、壓痕、銹蝕等原因造成NTN軸承的非正常破壞。因此,滾動(dòng)NTN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、良好的尺寸精度和穩(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。由于滾動(dòng)NTN軸承對(duì)材料的基本要求是由NTN軸承的破壞形式?jīng)Q定的,所以要求制造滾動(dòng)NTN軸承的材料經(jīng)過(guò)后工序的一定熱處理后應(yīng)具備下列性能:
一 高的接觸疲勞強(qiáng)度 接觸疲勞破壞是NTN軸承正常破壞的主要形式。滾動(dòng)NTN軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),滾動(dòng)體在NTN軸承內(nèi)、外圈的滾道間滾動(dòng),其接觸部分承受周期性交變載荷,多者每分鐘可達(dá)數(shù)十萬(wàn)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。滾動(dòng)NTN軸承開始出現(xiàn)剝落后便會(huì)引起NTN軸承振動(dòng)、噪音增大工作溫度急劇上升,致使NTN軸承最終損壞,這種破壞形式稱為接觸疲勞破壞。因此,要求滾動(dòng)NTN軸承用鋼應(yīng)具有高的接觸疲勞強(qiáng)度。
二 高的耐磨性 滾動(dòng)NTN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。發(fā)生滑動(dòng)摩擦的主要部位是:滾動(dòng)體與滾道之間的接觸面、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)擋邊之間以及滾子端面與套圈引導(dǎo)擋邊之間等。滾動(dòng)NTN軸承中滑動(dòng)摩擦的存在不可避免地使NTN軸承零件產(chǎn)生磨損。如果NTN軸承鋼的耐磨性差,滾動(dòng)NTN軸承便會(huì)因磨損而過(guò)早地喪失精度或因旋轉(zhuǎn)精度下降而使NTN軸承振動(dòng)增加、壽命降低。因此,要求NTN軸承鋼應(yīng)具有高的耐磨性。
三 高的彈性極限 滾動(dòng)NTN軸承工作時(shí),由于滾動(dòng)體與套圈滾道之間接觸面積很小,NTN軸承在承受載荷時(shí),尤其是在承受較大載荷的情況下,接觸表面的接觸壓力很大。為了防止在高接觸應(yīng)力下發(fā)生過(guò)大的塑性變形,使NTN軸承精度喪失或發(fā)生表面裂紋,因此,要求NTN軸承鋼應(yīng)具有高的彈性極限。
四 適宜的硬度 硬度是滾動(dòng)NTN軸承的重要指標(biāo)之一。它與材料接觸疲勞強(qiáng)度、耐磨性、彈性極限有著密切的關(guān)系,直接影響著滾動(dòng)NTN軸承的壽命,NTN軸承的硬度通常要根據(jù)NTN軸承承受載荷的方式和大小、NTN軸承尺寸和壁厚的總體情況來(lái)決定。滾動(dòng)NTN軸承用鋼的硬度要適宜,過(guò)大或過(guò)小都將影響NTN軸承使用壽命。眾所周知,滾動(dòng)NTN軸承的主要失效形式是接觸疲勞破壞,以及由于耐磨性差或尺寸不穩(wěn)定而使NTN軸承精度喪失;NTN軸承零件如果缺乏一定的韌性,在承受較大沖擊載荷時(shí)又會(huì)由于發(fā)生脆斷而導(dǎo)致NTN軸承的破壞。所以,一定要根據(jù)NTN軸承的具體情況和破壞的方式來(lái)確定NTN軸承的硬度。對(duì)于由于疲勞剝落或耐磨性差使NTN軸承精度喪失的情況,NTN軸承零件應(yīng)選用較高的硬度;對(duì)于承受較大沖擊載荷的NTN軸承(例如軋機(jī):NTN軸承、鐵路NTN軸承和一些汽車NTN軸承等),應(yīng)適當(dāng)降低硬度以提高NTN軸承的韌性是十分必要的。
五 一定的沖擊韌性 很多滾動(dòng)NTN軸承在使用過(guò)程中都會(huì)受?定的沖擊載荷,因此要求NTN軸承鋼具有一定的韌性,以保證NTN軸承不因沖擊而破壞。對(duì)于承受較大沖擊載荷的NTN軸承例如軋機(jī)NTN軸承、鐵路NTN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NTN軸承有的用貝氏體淬火熱處理工藝,有的用滲碳鋼材料,就是為了保證這些NTN軸承具有較好的耐沖擊韌性。
六 良好的尺寸穩(wěn)定性 滾動(dòng)NTN軸承是精密的機(jī)械零件,其精度是以微米為計(jì)算單位。在長(zhǎng)期的保管和使用過(guò)程中,因內(nèi)在組織發(fā)生變化或應(yīng)力變化會(huì)引起NTN軸承尺寸的變化,導(dǎo)致NTN軸承喪失精度。因此,為保證NTN軸承的尺寸精度,NTN軸承鋼應(yīng)具有良好的尺寸穩(wěn)定性。
七 良好的防銹性能 滾動(dòng)NTN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還需較長(zhǎng)時(shí)間的存放,因此,NTN軸承零件在生產(chǎn)過(guò)程中或在成品保存中都極易發(fā)生一定的銹蝕,特別是在潮濕的空氣中。所以,要求NTN軸承鋼要具有良好的防銹性能。
八 良好的工藝性能 滾動(dòng)NTN軸承在生產(chǎn)過(guò)程中,其零件要經(jīng)過(guò)多道冷、熱加工工序。這就要求NTN軸承鋼應(yīng)具有良好的工藝性能,如冷、熱成型性能,切削、磨削加工性能及熱處理性能等等,以適應(yīng)滾動(dòng)NTN軸承大批量、高效率、低成本和高質(zhì)量生產(chǎn)的需要。
此外,對(duì)于特殊工作條件下使用的NTN軸承,除上述幾個(gè)基本要求外,對(duì)其用鋼還必須提出相應(yīng)的特殊性能要求,如耐高溫性能、高速性能、抗腐蝕以及防磁性能等。
滾動(dòng)NTN軸承對(duì)材料的基本要求在很大程度上取決于NTN軸承的工作性能。選擇制造滾動(dòng)NTN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。一般情況下,滾動(dòng)NTN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NTN軸承精度喪失。此外,還有裂紋、壓痕、銹蝕等原因造成NTN軸承的非正常破壞。因此,滾動(dòng)NTN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、良好的尺寸精度和穩(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。由于滾動(dòng)NTN軸承對(duì)材料的基本要求是由NTN軸承的破壞形式?jīng)Q定的,所以要求制造滾動(dòng)NTN軸承的材料經(jīng)過(guò)后工序的一定熱處理后應(yīng)具備下列性能:
一 高的接觸疲勞強(qiáng)度 接觸疲勞破壞是NTN軸承正常破壞的主要形式。滾動(dòng)NTN軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),滾動(dòng)體在NTN軸承內(nèi)、外圈的滾道間滾動(dòng),其接觸部分承受周期性交變載荷,多者每分鐘可達(dá)數(shù)十萬(wàn)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。滾動(dòng)NTN軸承開始出現(xiàn)剝落后便會(huì)引起NTN軸承振動(dòng)、噪音增大工作溫度急劇上升,致使NTN軸承最終損壞,這種破壞形式稱為接觸疲勞破壞。因此,要求滾動(dòng)NTN軸承用鋼應(yīng)具有高的接觸疲勞強(qiáng)度。
二 高的耐磨性 滾動(dòng)NTN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。發(fā)生滑動(dòng)摩擦的主要部位是:滾動(dòng)體與滾道之間的接觸面、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)擋邊之間以及滾子端面與套圈引導(dǎo)擋邊之間等。滾動(dòng)NTN軸承中滑動(dòng)摩擦的存在不可避免地使NTN軸承零件產(chǎn)生磨損。如果NTN軸承鋼的耐磨性差,滾動(dòng)NTN軸承便會(huì)因磨損而過(guò)早地喪失精度或因旋轉(zhuǎn)精度下降而使NTN軸承振動(dòng)增加、壽命降低。因此,要求NTN軸承鋼應(yīng)具有高的耐磨性。
三 高的彈性極限 滾動(dòng)NTN軸承工作時(shí),由于滾動(dòng)體與套圈滾道之間接觸面積很小,NTN軸承在承受載荷時(shí),尤其是在承受較大載荷的情況下,接觸表面的接觸壓力很大。為了防止在高接觸應(yīng)力下發(fā)生過(guò)大的塑性變形,使NTN軸承精度喪失或發(fā)生表面裂紋,因此,要求NTN軸承鋼應(yīng)具有高的彈性極限。
四 適宜的硬度 硬度是滾動(dòng)NTN軸承的重要指標(biāo)之一。它與材料接觸疲勞強(qiáng)度、耐磨性、彈性極限有著密切的關(guān)系,直接影響著滾動(dòng)NTN軸承的壽命,NTN軸承的硬度通常要根據(jù)NTN軸承承受載荷的方式和大小、NTN軸承尺寸和壁厚的總體情況來(lái)決定。滾動(dòng)NTN軸承用鋼的硬度要適宜,過(guò)大或過(guò)小都將影響NTN軸承使用壽命。眾所周知,滾動(dòng)NTN軸承的主要失效形式是接觸疲勞破壞,以及由于耐磨性差或尺寸不穩(wěn)定而使NTN軸承精度喪失;NTN軸承零件如果缺乏一定的韌性,在承受較大沖擊載荷時(shí)又會(huì)由于發(fā)生脆斷而導(dǎo)致NTN軸承的破壞。所以,一定要根據(jù)NTN軸承的具體情況和破壞的方式來(lái)確定NTN軸承的硬度。對(duì)于由于疲勞剝落或耐磨性差使NTN軸承精度喪失的情況,NTN軸承零件應(yīng)選用較高的硬度;對(duì)于承受較大沖擊載荷的NTN軸承(例如軋機(jī):NTN軸承、鐵路NTN軸承和一些汽車NTN軸承等),應(yīng)適當(dāng)降低硬度以提高NTN軸承的韌性是十分必要的。
五 一定的沖擊韌性 很多滾動(dòng)NTN軸承在使用過(guò)程中都會(huì)受?定的沖擊載荷,因此要求NTN軸承鋼具有一定的韌性,以保證NTN軸承不因沖擊而破壞。對(duì)于承受較大沖擊載荷的NTN軸承例如軋機(jī)NTN軸承、鐵路NTN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NTN軸承有的用貝氏體淬火熱處理工藝,有的用滲碳鋼材料,就是為了保證這些NTN軸承具有較好的耐沖擊韌性。
六 良好的尺寸穩(wěn)定性 滾動(dòng)NTN軸承是精密的機(jī)械零件,其精度是以微米為計(jì)算單位。在長(zhǎng)期的保管和使用過(guò)程中,因內(nèi)在組織發(fā)生變化或應(yīng)力變化會(huì)引起NTN軸承尺寸的變化,導(dǎo)致NTN軸承喪失精度。因此,為保證NTN軸承的尺寸精度,NTN軸承鋼應(yīng)具有良好的尺寸穩(wěn)定性。
七 良好的防銹性能 滾動(dòng)NTN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還需較長(zhǎng)時(shí)間的存放,因此,NTN軸承零件在生產(chǎn)過(guò)程中或在成品保存中都極易發(fā)生一定的銹蝕,特別是在潮濕的空氣中。所以,要求NTN軸承鋼要具有良好的防銹性能。
八 良好的工藝性能 滾動(dòng)NTN軸承在生產(chǎn)過(guò)程中,其零件要經(jīng)過(guò)多道冷、熱加工工序。這就要求NTN軸承鋼應(yīng)具有良好的工藝性能,如冷、熱成型性能,切削、磨削加工性能及熱處理性能等等,以適應(yīng)滾動(dòng)NTN軸承大批量、高效率、低成本和高質(zhì)量生產(chǎn)的需要。
此外,對(duì)于特殊工作條件下使用的NTN軸承,除上述幾個(gè)基本要求外,對(duì)其用鋼還必須提出相應(yīng)的特殊性能要求,如耐高溫性能、高速性能、抗腐蝕以及防磁性能等。