10.3.1.1 对轴承材料性能的基本要求
轴承的主要失效形式是磨损、胶合、工作表面刮伤，受变载荷时也会发生疲劳破坏或轴承减摩层脱落，此外润滑剂被氧化而生成的酸性物质和水分会对轴承材料产生腐蚀。因此，对轴承材料性能的基本要求如下：
（1）与轴颈配合后应具有良好的减摩性、耐磨性、磨合性和摩擦相容性。其中磨合性是指轴承材料在短期轻载的磨合过程中形成相互吻合的表面粗糙度、可减小摩擦和磨损的性能，而摩擦相容性是指防止轴承材料与轴颈材料发生黏附或防止轴承和轴颈烧伤的性能。
（2）具有足够的强度，包括抗压、抗冲击和抗疲劳强度。
（3）具有良好的摩擦顺应性和嵌入性。摩擦顺应性是指轴承材料靠表面的弹塑性变形来补偿滑动表面初始配合不良的性能；嵌入性是指轴承材料容许外来硬质颗粒嵌入而避免轴颈表面刮伤或减轻磨粒磨损的性能。一般而言，硬度低、弹性模量低、塑性好的材料具有良好的摩擦顺应性，其嵌入性也较好。
（4）具有良好的其他性能，如工艺性好、导热性好、热膨胀系数小、耐腐蚀性好等。
（5）价格低廉，便于供应。
实际中，全面具备上述所有性能的单一材料是不存在的。例如，要求良好的摩擦顺应性和嵌入性与高的抗疲劳强度往往是矛盾的。由两种或多种材料以宏观或微观形式组合而成的复合材料能较好地满足上述性能要求，如常在青铜、低碳钢等强度较高的轴瓦衬背表面贴附或烧结具有良好摩擦顺应性和嵌入性的薄层轴承衬材料，制成双层轴瓦（双金属轴瓦）。若还需要改善轴承衬表面性能，可在其表面镀以摩擦性能更好的材料，制成三层轴瓦（三金属轴瓦）使用。因此，针对各种具体使用情况逐渐形成了多种轴承材料的组合，设计时应仔细分析，合理选择。
10.3.1.2 常用轴承材料
常用轴承材料分金属材料、多孔质金属材料和非金属材料三大类。
1）金属材料
（1）轴承合金（又称为巴氏合金或白合金）。轴承合金是锡、铅、锑、铜的合金，又分为锡基轴承合金和铅基轴承合金两类，分别是在锡或铅的软基体上悬浮锑锡及铜锡的硬晶粒而形成的。软基体具有较大的塑性，硬晶粒可起抗磨作用。轴承合金具有优异的减摩性、摩擦顺应性、嵌入性和磨合性，耐腐蚀，摩擦相容性也很好，不易与轴颈发生胶合。但其强度、硬度较低，价格昂贵，通常只用作轴承减摩层材料，与具有足够强度的轴承衬背一起，可得到良好的综合性能。锡基轴承合金主要用于高中速和重载下工作的重要场合，如汽轮机、内燃机中的滑动轴承减摩层。铅基轴承合金较脆，不宜用于承受显著的冲击载荷，常在中速、中载下作为锡基轴承合金的代用品。采用轴承合金时，与之配合的轴颈可不淬火处理。由于轴承合金的熔点较低，应注意使其工作温度不超过150℃。
（2）铜合金。铜合金是铜与锡、铅、锌或铝的合金，是传统使用的轴承材料，获得了广泛应用。铜合金可分为青铜和黄铜两类，其中青铜最为常用。
青铜大致可分为以下几类：
①锡青铜。其减摩性、耐磨性较好，具有较高的抗疲劳强度，广泛用于重载及受变载的场合，常用来制作单层轴瓦、轴套或用作三金属轴瓦的中间层。其中锡磷青铜的减摩性最好。
②铅青铜。其减摩性稍差于锡青铜，但具有较高的冲击韧性和较好的摩擦相容性，并且能在高温时从表层析出铅，形成一层表面薄膜，从而起到润滑作用，宜用于较高温度条件下，如高速内燃机中。
③铝青铜。其强度、硬度高，但摩擦顺应性、嵌入性、摩擦相容性较差，因而与其相配的轴颈应具有较高的硬度和较低的表面粗糙度，并要求具有良好的润滑条件。铝青铜可用作锡青铜的代用品，在低速、重载下工作。
黄铜的减摩性能低于青铜，但具有良好的铸造及加工工艺性，并且价格较低，可用作低速、中载下青铜的代用品。(www.xing528.com)
（3）铝基轴承合金。铝基轴承合金是较新的轴承材料。与轴承合金、铜合金相比，铝基轴承合金强度高、导热性好、耐腐蚀、寿命长、工艺性好，可采用铸造、冲压或轧制等方法制造，适于批量生产，可制成单金属轴套、轴瓦，也广泛用作汽车、拖拉机发动机中的轴承减摩层材料。应用时要求轴颈表面有较高的硬度、低的表面粗糙度和较大的配合间隙。
（4）铸铁。灰铸铁、耐磨铸铁和球墨铸铁价格低廉，可用作低速、轻载、无冲击的轴瓦材料，铸铁中的石墨可在轴瓦表面形成起润滑作用的石墨层，从而具有较好的减摩性。
常用金属轴承材料及性能见表10-1。
2）多孔质金属材料
多孔质金属材料用铜、铁、石墨、锡等制成粉末并经压制、烧结、整形而成，又称为粉末冶金材料。其具有多孔结构，内部空隙约占总体积的15%～35%。使用前先将多孔质金属材料制成的轴套在热油中浸渍数小时，使孔隙中充满润滑油，工作时由于轴颈转动的抽吸作用及轴承发热时油的膨胀作用，将孔隙中的润滑油挤出，进入摩擦表面起润滑作用。停止工作轴承冷却后，因毛细管作用，润滑油又被吸回到轴承的孔隙内，所以在相当长的时间内不用添加润滑油，轴承也能正常工作。多孔质金属材料可用作自润滑含油轴承的材料，特别适用于加油不易或密封的结构内。由于其强度低、冲击韧性小，只宜用于无冲击的平稳载荷和中低速条件下。常用的多孔质金属材料有铁基和铜基粉末冶金材料，近来又发展了铝基粉末冶金材料。若在材料中加入适量的石墨、二硫化铝、聚四氟乙烯等固体润滑剂，缺油时仍有自润滑效果，可提高轴承工作的安全性。这类材料可用大量生产的加工方法制成尺寸比较准确的轴套，部分替代滚动轴承和青铜轴套。
表10-1 常用金属轴承材料及性能
注：1.对液体动压轴承，限制［pv］值没有意义（因其与散热条件等关系很大）。
2.性能比较：1—最佳；2—良好；3—较好；4—一般；5—最差。
常用多孔质金属轴承材料及性能见表10-2。
表10-2 常用多孔质金属材料和非金属轴承材料及性能
（续表）
注：1.［p］值中分子为静载荷下数值，分母为动载荷下数值。
2.［pv］值后括号内为滑动速度的数值。
3）非金属材料
用作轴承材料的非金属材料有塑料、硬木、橡胶、碳-石墨等，其中塑料用得最多，主要有酚醛树脂、尼龙、聚四氟乙烯等。轴承塑料具有自润滑性能，也可用油或水润滑。轴承塑料可制成塑料轴承，也可镶嵌在金属轴瓦的滑动表面制成自润滑轴承使用。
塑料轴承材料的优点是重量轻、摩擦系数小、耐磨性和磨合性好、嵌入性好，有足够的耐疲劳强度，耐腐蚀性好，能减振降噪，低速轻载时可在无润滑条件下工作。因此，塑料轴承材料除了在许多场合下可以代替金属轴承材料外，还能胜任金属轴承难以胜任的任务。例如，在采用油润滑有困难、要求避免油污染，以及油的蒸发有引发爆炸危险的场合，均可考虑采用塑料轴承。此外，在水及其他腐蚀性介质中工作时，塑料轴承比金属轴承的性能更为优越。但塑料轴承材料的导热性和耐热性较差，热膨胀系数较大，吸水后体积会膨胀，因而塑料轴承的尺寸稳定性差，尺寸配合精度不如金属材料轴承，使用时应考虑留有足够的配合间隙。塑料轴承材料不宜在高温下工作或在高速下连续运行。
橡胶材料柔软，具有弹性，内阻尼较大，能有效减小振动、噪声和冲击，橡胶的变形可减小轴的应力集中，并具有自调位作用。其缺点是导热性差、温度过高时易老化、抗腐蚀性、耐磨性变差。橡胶常镶在金属衬套内使用，工作时用水润滑，应注意避免与油类或有机溶剂接触。为了防止与之配合的钢制轴颈被水润滑剂锈蚀，轴颈上应有铜套或表面镀铝。
碳-石墨具有良好的自润滑性能，高温稳定性好，常用于要求清洁工作的场合。
常用非金属轴承材料及性能见表10-2。
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