铁姆肯公司：探究轴承材料与性能的奥秘，TIMKEN 轴承历久弥新的关键

轴承作为重要的机械零部件，可以说是材料在工业领域应用的代表之一。随着材料科学的发展，轴承能够以更小的体积传递更大的功率，实现越来越高的功率密度。作为全球轴承行业的领导者，铁姆肯公司成功的秘诀之一可以说源自其对材料科学的不懈研究。经过近120年的发展，铁姆肯公司对于材料对轴承乃至传动系统的影响掌握得越来越准确。从这一点来看，似乎更容易理解为何TIMKEN轴承经久不衰、性能卓越。

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轴承材料与性能的关系

轴承应用位置是设备运行的关键，对轴承性能的要求极高。根据应用条件选择合适的材料是保证轴承性能的关键。例如在高温应用、超低温应用、高冲击载荷应用、多杂质应用、高速应用、腐蚀性气氛等恶劣的使用环境中，我们必须根据不同的应用要求采用合适的材料和热处理工艺。

轴承钢

随着科技的发展，轴承所采用的材料越来越多样化，但钢材的选择和加工工艺仍然是决定轴承整体性能的最重要因素。

1.钢的纯度

我们计算的轴承寿命是以轴承发生疲劳剥落时的寿命为依据的，而轴承钢的纯度对疲劳剥落有直接的影响。这是因为轴承的钢不可能100%纯净，其中必定存在一些非金属夹杂物。轴承在承载旋转过程中，夹杂物周围会产生应力集中，时间一长，应力集中点就会产生裂纹，当裂纹发展到滚道表面时，轴承就会发生疲劳剥落。

演示从夹杂物引起的裂纹起源到疲劳剥落的过程

上图为夹杂物引起裂纹源并最终导致疲劳剥落的演变过程。可以看出，纯度对轴承的疲劳寿命有决定性的影响。材料的纯度与钢的化学成分、冶炼方法、热加工工艺等密切相关。如果非金属夹杂物过多或尺寸过大，就会导致材料中容易出现疲劳裂纹源。随着轴承的进一步使用，裂纹会不断扩展，最终剥落。

夹杂物与轴承疲劳寿命的关系

随着材料研究的不断深入，轴承的寿命得到了质的提高。在铁姆肯公司，我们遵循严格的材料控制标准（GMQ）和质量管理体系（TQMS），确保轴承材料的纯度和质量，使我们的轴承能够使用最合适的材料，最大限度发挥材料的性能。

2.材料的热处理

目前市场上轴承热处理工艺主要有低碳钢渗碳、高碳钢淬火等，热处理的最终目的是获得较长的疲劳寿命、较高的几何组织稳定性和满足使用要求的表面硬度的轴承材料，组织的均匀性和晶粒大小对材料的性能有至关重要的影响。

作为圆锥滚子轴承的权威，铁姆肯公司对多种热处理工艺进行了深入的研究和应用，通过对热处理工艺的成熟控制，使轴承所用材料的热处理组织更加均匀，晶粒控制更加细化，获得物理性能更优异的轴承材料。对于一般的应用条件，我们采用全淬硬钢作为轴承材料，但如果冲击载荷较大或运行环境杂质较多，则选择渗碳钢，这样可以保证轴承具有更好的抗冲击性能，抑制杂质引起的轴承损坏。根据不同的运行条件，选择最合适的轴承材料是体现轴承技术的关键。

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多样化的轴承材料

除了钢材之外，轴承的不同部位可以选择不同的材料，如何让这些独特的材料帮助轴承发挥出良好的性能也是我们应该考虑的问题。例如：轴承的内圈和外圈可以采用各种类型的金属材料；滚子可以采用金属或陶瓷材料；保持架可以采用金属材料、高分子材料等；密封件可以采用金属材料、高分子材料等。轴承虽然是标准件，但其内部组成成分的多样性却是丰富多彩的。

常见轴承部件的材料应用

陶瓷球

黄铜保持架

钢筋笼

一切都在变化，材料的世界精彩纷呈。希望这些蕴含无数活性分子的材料能继续为人类科技进步保驾护航。如果您想了解更多轴承材料方面的知识，可以联系Timken工程师。