保证轴承在高温下运转精度和使用寿命的中心环节是保证轴承在高温下具有足够的硬度和尺寸与形状的稳定程度,因此对于高温轴承钢提出如下要求:
1)高温下硬度不低于HRC50~56;金相组织稳定;
2)高温尺寸稳定性良好,温度膨胀系数小,没有显着的组织变化,抗蠕变性好,残余应力小;
3)抗氧化性好,生成的氧化膜与基体结合牢固,而且耐磨性和疲劳强度好,耐热震性好,能经受较快的温度变化,导热性要好;
4)作为台湾东培TPI轴承钢所应有的其他材料特性。
(2)高温轴承的常用钢材在180℃以下的低负荷场合,可将常用台湾东培TPI轴承钢进行高温回火(160~300℃)使用,如果硬度不合要求,可改用亚高温台湾东培TPI轴承钢GCrSiWV,这种钢的工作温度在250℃左右。在300℃左右的温度下可采用Cr4Mo4V,在538℃以下可采用W6Cr4Mo5V2,超过此温度则使用钴基、铬基或钼基合金制造轴承,而当温度超过81℃时可用碳化钛、碳化钨等金属陶瓷材料,更高温度时可使用氧化锆等陶瓷材料,用这类材料制成的轴承所能承受的最高工作温度可达1650℃。
耐腐蚀轴承钢
几种高温台湾东培TPI轴承钢的寿命对比在普通台湾东培TPI轴承钢已不能胜任的腐蚀性介质环境中,就要用耐腐蚀台湾东培TPI轴承钢来制造轴承及其零件,例如在接触水或水蒸气的水力机械中,在接触酸和碱的化工机械中,在接触海水的舰艇船舶中;仪器仪表中的轴承也常用耐腐蚀钢制造,因为轴承稍有锈蚀便会影响到它们的计量精度和反应灵敏度;食品工业中的轴承有时也用耐腐蚀钢制造,因为它希望轴承能耐腐蚀,不致有腐蚀物质而引起食物污染。耐腐蚀台湾TPI轴承钢可分为两大类:一类是马氏体系不锈钢用于要求硬度较高的场合;一类是奥氏体系不锈钢,用于要求有更好耐腐蚀性的场合。前者常添加相当数量的钼来取代部分铬,以改善耐海水腐蚀的性能,后者的硬度较低,负荷承载能力和使用寿命不及前者。
许多耐腐蚀钢也能耐高温,两种钢材常常通用,但二者的目标却不相同,高温用钢材重点要求高温硬度和高温尺寸与形状精度的稳定性,而耐腐蚀钢重点要求化学稳定性。现代技术要求轴承在高温、高腐蚀性、无润滑的条件下运转,例如新式原子锅炉中的轴承要在钠溶液中运转,上述高温轴承钢都不能适应,这时需用特殊非铁合金或陶瓷材料制造轴承了。
轴承信息港讯记者:国外常用的耐腐蚀钢140r4Mo具有较好的耐酸碱能力,只是对于沸腾的稀硝酸的耐力低于耐腐蚀钢440C,而SUS304的耐海水能力很强,常用来制造潜水泵以至潜水艇中的轴承,但其硬度有些低。这两种钢也能耐高温。90r18Mo的耐高温和耐腐蚀能力都很高,甚至可在400℃的硝酸或盐酸的蒸气中工作。
耐低温轴承钢
在航天技术中,为火箭提供液体燃料的涡轮泵轴承要在液态氧和液体氢中运转。其温度和液化气体相等。由于普通轴承钢存在马氏体组织,本来韧性就不理想,又有低温脆性,如用于—5~—200℃低温,实际上会由于空气中潮气在轴承表面凝结水珠而产生锈蚀,所以应采用不锈钢。一般将马氏体系不锈钢进行低温深冷处理,以保证其组织不发生变化。在液态氧(沸点—183℃)中用SUS4400钢制造的向心球轴承与圆柱滚子轴承所作运转试验结果表明,轴承除挡边表面有些磨损外无特殊异常,可以经受高达20000r/min的转速,但是这时轴承的保持架必须采用特殊材料制造。耐低温轴承的保持架本身也有用不锈钢制造的,常用的有奥氏体系的SUS304钢和马氏体系的SUS440V钢,前者易于加工,使用较多。
总之,耐低温台湾东培TPI轴承钢的技术关键在于无低温脆性和耐冷凝水的腐蚀性,而马氏体系SUS4400可达到的表面硬度为HRC56~60,低于常用台湾东培TPI轴承钢,所以其基本额定静负荷和基本额定动负荷,或者其使用寿命都比相同基本型号同一尺寸规格的常用轴承钢轴承要低些,这一点必须加以注意。
近两年来,除与冶金行业在制订《高碳铬轴承钢》、《高碳铬轴承钢丝》等国家标准方面的合作外,洛阳轴承研究所代表行业先后与江苏兴澄钢铁有限公司就“提高连铸轴承钢质量”、与大钢集团就“提高冷拔钢丝的表面和内在质量”、与抚顺钢厂就“50SiMo钢的研制”等项目进行了广泛的技术合作,并取得了较为令人满意的成绩。在“十二五”期间,由于轴承行业将提高轴承的使用寿命和可靠性的工作重点放在提高台湾东培TPI轴承钢材料和热处理质量等方面,所以必须加强与冶金行业及轴承钢生产企业之间的密切合作,共同努力解决材料质量方面比较突出的问题和开展新材料的开发应用研究。轴承信息港讯记者