轴承合金基体

任务4　滑动轴承合金

在滑动轴承中，用来制造轴瓦或内衬的耐磨合金，称为轴承合金。轴承是用来支撑轴进行工作的，当轴在其内转动时，在轴颈和轴瓦之间必然有强烈的摩擦，同时还承受一定的冲击负荷。通常轴承的价格昂贵，更换困难，为避免轴颈受到磨损，又尽可能延长轴瓦的使用寿命，要求轴瓦材料有足够的强度、硬度（要比轴低）和韧性，小的摩擦系数、良好的磨合性（指轴颈与轴瓦在运转时相互配合的性能），并能保存润滑油，另外，还有良好的导热性和抗腐蚀性。

为了满足以上要求，除适当选择材料外，还应当使轴承合金的组织为软基体上均匀分布着硬质点（见图8－7），或者是硬基体上分布着软质点。这样硬质点凸起支撑轴，软基体被磨凹，可储存润滑油，形成连续的油膜，使摩擦系数减小，同时软基体还具有抗冲击和较好的磨合能力。

图8－7　滑动轴承合金的结构示意图

常用的轴承合金有铝基、锡基、铅基、钢基及铁基合金等。铸造轴承合金的牌号用ZCh（“Z”为“铸”字的汉语拼音字首，“Ch”为轴承的“承”字的汉语拼音字头），加基体元素和主添元素及其含量来表示。例如，ZChSnSb11－6表示锡基轴承合金，主添加元素是锑，质量分数为11%，辅加元素（铜）的质量分数为6%。

一、锡基轴承合金（锡巴氏合金）

锡基轴承合金是锡－锑合金基础上添加铜的合金，其组织是典型的软基体上加硬质点，图8－8为最常用的锡基合金ZChSnSb11－6的显微组织，其中的软基体是锑在锡中的α固溶体，呈暗黑色，硬质点β相是以SnSb化合物为基的固溶体，呈白色方块状，以及铜和锡形成的化合物Cu₃Sn及Cu₆Sn₅呈白色针状、星状和粒状。铜－锡化合物还会形成树枝状骨架，阻止密度比较轻的锡－锑化合物为基的固溶体上浮，防止出现密度偏析。

图8－8　ZChSnSb11－6的显微组织

锡基轴承合金具有小的线膨胀系数和摩擦系数，导热性、抗腐蚀性及韧性良好，同时具有良好的工艺性能，适宜于制作汽车、拖拉机、汽轮机等高速轴承。常用锡基轴承合金的牌号、化学成分、力学性能和用途如表8－8所示。

表8－8　锡基轴承合金的牌号、化学成分、力学性能及用途

二、铅基轴承合金（铅巴氏合金）

铅基轴承合金是在铅－锑合金基础上添加锡、铜等元素的合金。它的软基体是（α＋－）共晶相（α是锑在铅中的固溶体，—是铅溶入以SnSb化合物为基的固溶体），硬质点是白色方块状的初生相及羽毛状的金属化合物Cu₃Sn。

铅基轴承合金的硬度、强度、韧性与锡基合金相比要低，摩擦系数也较大，但价格便宜，铸造性好，故常用于低速、中载荷或静载荷下工作的轴承。常用铅基轴承合金的牌号、化学成分、力学性能及用途如表8－9所示。

表8－9　铅基轴承合金的牌号、化学成分、力学性能及用途

三、铝基轴承合金

铝基轴承合金是在20世纪60年代发展起来的，是近代汽车、拖拉机、航海、航空发动机等高速、高压、重载下工作的新型滑动轴承合金。铝基轴承合金的密度小、导热性好、承载强度和疲劳强度高，并且具有高温硬度，优良的耐腐蚀性和减摩性，适合用于高速、高负荷下工作的轴承。常用的铝基轴承合金有铝锑镁轴承合金及铝锡轴承合金两种，其中以高锡铝基轴承合金应用最广，可代替巴氏合金和铜基轴承合金。高锡铝基轴承合金是以铝为基，加入约为20%的锡和1%的铜，它的硬基体是铝，软质点是不溶入铝的球状锡晶粒，铜可防止密度偏锡，并溶入铝提高基体强度。

在机械工业中应用的轴承合金材料很多，除上述的锡基、铅基、铝基轴承合金外，还有铜基（锡青铜、铝青铜、硅黄铜、铝黄铜）、锌基（以锌为基，添加铝、铜的合金）、铁基（珠光体灰铸铁）轴承合金及粉末冶金含油轴承等。