轴承合金及其牌号、化学成分和力学性能表格

1.滑动轴承的工作条件及对轴承合金的性能要求

滑动轴承是指支承轴颈和其他转动或摆动零件的支承件。它由轴承体和轴瓦合金内衬制成。用来制造轴瓦及其内衬的合金，称为轴承合金。

当机器不运转时，轴停放在轴承上，对轴承施以压力。当轴高速运转时，轴对轴承施以周期性交变载荷，有时还伴有冲击。滑动轴承的基本作用就是将轴准确地定位，并在载荷作用下支承轴，使轴不被破坏。轴的造价通常较高，经常更换不经济。选择满足一定性能要求的轴承合金，可以保证轴的最小磨损。

轴承合金应当耐磨并具有较小的摩擦系数，以减少轴的磨损； 应具有较高的疲劳强度和抗压强度，以承受巨大的周期性载荷； 应具有足够的塑性和韧度，以抵抗冲击和振动，并改善轴和轴瓦的磨合性能； 应具有良好的热导性和耐蚀性，以防轴瓦和轴因强烈摩擦升温而发生咬合，并能抵抗润滑油的侵蚀。为此，轴承合金的组分和结构应具备如下特征。

1)轴承材料的基体应采用对钢、铁互溶性小的元素，即与金属铁的晶格类型、晶格间距、电子密度、电化学性能等差别大的元素，如Sn、Pb、Al、Cu、Zn 等。这些元素与Fe 配对时，对Fe 的互溶性小或不溶，且不形成化合物，这样对钢铁轴颈的黏着性与擦伤性较小。

2)金相组织应是软基体上分布有均匀的硬质点或硬基体上分布有均匀的软质点，这样，当轴在轴瓦中转动时，软基体(或软质点)被磨损而凹陷，硬的质点(或硬基体)耐磨而相对凸起。凹陷部分可保持润滑油，凸起部分可支持轴的压力并使轴与轴瓦的接触面积减小，其间隙可储存润滑油，降低了轴和轴承的摩擦系数，减少了轴和轴承的磨损。软的基体可以承受冲击和振动并使轴和轴瓦能很好地磨合，而且偶然进入的外来硬质点也能被压入软基体内，不致擦伤轴颈。

3)轴承材料中应含有适量的低熔点元素。当轴承和轴颈的直接接触点出现高温时，低熔点元素熔化，并在摩擦力的作用下展平于摩擦面上，形成一层塑性好的薄润滑层。该层不仅具有润滑作用，而且有利于减小接触点上的压力和减小摩擦接触面交错峰谷的机械阻力。

2.常用的轴承合金

滑动轴承的材料主要是有色金属，常用的有锡基轴承合金、铅基轴承合金、铜基轴承合金和铝基轴承合金等。

(1)锡基轴承合金(锡基巴氏合金)

它是以锡为基体元素，加入锑、铜等元素组成的合金，其显微组织如图7-4 所示。这种合金摩擦系数小，塑性和导热性好，是优良的减摩材料，常用作重要的轴承，如汽轮机、发动机、压气机等巨型机器的高速轴承。它的主要缺点是疲劳强度较低，且锡较稀缺，故这种轴承合金价格最贵。

(2)铅基轴承合金(铅基巴氏合金)

铅基轴承合金是铅—锑为基体的合金。加入锡能形成SnSb 硬质点，并能大量溶于铅中而强化基体，故可提高铅基合金的强度和耐磨性。加铜可形成Cu2Sb 硬质点，并防止比密度偏析。铅基轴承合金的显微组织如图7-5 所示，铅基轴承合金的强度、塑性、韧性及导热性、耐蚀性均较锡基合金低，且摩擦系数较大，但价格较便宜。因此，铅基轴承合金常用来制造承受中、低载荷的中速轴承，如汽车、拖拉机的曲轴、连杆轴承及电动机轴承等。

图7-4　ZSnSb11Cu6 铸造锡基轴承合金显微组织(100×)(www.xing528.com)

图7-5　ZPbSb16Sn16Cu2 铸造铅基轴承合金显微组织(100×)

无论是锡基还是铅基轴承合金，它们的强度都比较低(Rm ＝60～90 MPa)，不能承受大的压力，故须将其镶铸在钢的轴瓦上(一般为08 号钢冲压成型)，形成一层薄而均匀的内衬，才能发挥作用。这种工艺称为挂衬，挂衬后就形成所谓的双金属轴承。

(3)铜基轴承合金

1)锡青铜，常用的是ZCuSn10Pl，其组织是由软的基体(α 固溶体)及硬质点(β 相及化合物Cu3P)所构成。它的组织中存在较多的分散缩孔，有利于储存润滑油。这种合金能承受较大的载荷，广泛用于中等速度及承受较大的固定载荷的轴承，例如电动机、泵、金属切削机床轴承等。锡青铜可直接制成轴瓦，但与其配合的轴颈应具有较高的硬度(300～400 HBW)。

2)铅青铜，常用的是ZCuPb30，铜与铅在固态下互不溶解，铅青铜的显微组织是由硬的基体(铜)上均布着大量软的质点(铅)所构成。该合金与巴氏合金相比，具有高的疲劳强度和承载能力，同时还有高的导热性(约为锡基巴氏合金的6 倍)和低的摩擦系数，并可在较高温度(如250 ℃)以下工作。铅青铜适宜制造高速、高压下工作的轴承，如航空发动机、高速柴油机及其他高速机器的主轴承。铅青铜的强度较低(Rm ＝60 MPa)，因此也需要在轴瓦上挂衬，制成双金属轴承。

常用锡基、铅基轴承合金的牌号、化学成分、力学性能及用途如表7-5 所示。

表7-5　常用锡基、铅基轴承合金的牌号、化学成分、力学性能及用途

各种轴承合金性能的比较见表7-6。

表7-6　各种轴承合金性能比较

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