軸承鋼即使是用同一種材料、在同一加工條件下制造的同一批軸承,其壽命也有很大的差別與軸承壽命可用破壞概率與循環(huán)次數(shù)或轉(zhuǎn)數(shù)之間的關(guān)系來表示或者只用二作小時數(shù)的關(guān)系表示。為定量地表述這種關(guān)系,采用表示靜強度的韋布爾函效a用于接觸疲勞時,這個函數(shù)可變換成下式:
lg lg = lgA-1·klgN
式中:F—破壞概率;
N—循環(huán)次數(shù);
A和K——對于同一批軸承或試樣是常數(shù)。
軸承壽命通常用N50和N90這兩個統(tǒng)計值來表示N50表示運轉(zhuǎn)的軸承中有50%達到了規(guī)定的循環(huán)次數(shù),而N5o,表示其中有90為的軸承達到了連續(xù)運轉(zhuǎn)的規(guī)定循環(huán)次數(shù)。若用軸承的總轉(zhuǎn)數(shù)或工作小時數(shù)來表示軸承鋼壽命,則可分別采用N5o或N90‰或L50和L90同樣也可采用對數(shù)平均壽命L1g來評定。
參數(shù)K越大,壽命離散性就越小。球軸承的知值平均為1.1滾子軸承為1,5,K值與軸承材料和制造工藝的關(guān)系不大。參數(shù)A代表軸承壽命水平,它不僅與材料性能有關(guān),而且與負荷有關(guān)。在軸承接觸表面之間的潤滑油膜厚度對軸承壽命有很大的影響。油膜厚度與潤滑劑的性質(zhì)、軸承負荷和旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)-工作表面的不平度越大J軸承正常工作條件下所需的潤滑油膜就越厚。因此在制造軸時,應(yīng)力求通過精加工工序盡可能地減小工作表面的不平度,這就需要采用磨削性能好的鋼材制造軸承。在低粘度的介質(zhì)中(如煤油)工作時,軸承的摩擦近似于干摩擦,從而使鋼的接觸疲勞強度大大降低。
軸承在工作時的滾動摩擦是由于在接觸面上產(chǎn)生局部相對滑動以及滯彈性內(nèi)耗所引起的。對精密儀表軸承和陀螺儀軸承來說,滯彈性內(nèi)耗的影響就更為嚴重。因此,要求軸承鋼具有較高的微塑性變形抗力。
在接近于濕摩擦條件下工作時,軸承鋼工作表面的摩損是由予潤滑劑沾污或破壞了潤滑條件產(chǎn)生的。對儀表軸承的工作表面質(zhì)量要求特別高,即使是微小的磨損也要給予足夠的重視。
為使軸承具有高的使用壽命以及能長期存放,對軸承鋼的尺寸穩(wěn)定性提出了相當高的要求。高碳素結(jié)構(gòu)鋼淬火和低溫回火后的組織中含有在使用和存放溫度下易發(fā)生轉(zhuǎn)變的不穩(wěn)定相。這種轉(zhuǎn)變的結(jié)果會使鋼的比容發(fā)生變化,從而使零件尺寸發(fā)生變化。對工作在高溫下的軸承零件來說,除比容的變化外,還會因應(yīng)力和組織轉(zhuǎn)變的同時作用產(chǎn)生塑性變形口塑性變形是使鋼的尺寸發(fā)生變化的另一個原因。尺寸變化產(chǎn)生的不良后果是:軸承在使用過程中會因間隙變小而發(fā)生“卡死”現(xiàn)象;套圈安裝過盈量較小時,可能獨自繞軸轉(zhuǎn)動,滾動體的直徑發(fā)生變化,使個別鋼球和滾子出現(xiàn)過載;由于各支承軸承的尺寸變化均不相同,致使軸的旋轉(zhuǎn)精度遭到破壞等。軸承零件加工精度的允許誤差值路能說明尺寸穩(wěn)定性所要求的水平,根據(jù)零件尺寸和軸承精度等級,制造時的相對誤差一般在10-5~5xlO-5毫米/毫米范圍內(nèi)。軸承在使用過程中的尺寸變化只占制造誤差的很小部分約為10-4~10-5毫米/毫米。
對于長期在高溫下工作的軸承,重要的是保持其硬度不變因為硬度決定著軸承的靜負荷容量、動負荷容量以及鋼的組織和尺寸穩(wěn)定性。因此,在120~250℃范圍內(nèi)工作的軸承應(yīng)采用耐熱性較高的低合金鋼制造,面在更高溫度下工作的軸承則直采用耐熱工具鋼制造。化上、原子能以及其它工程部門,一般采用高碳不銹鋼制造的耐腐蝕軸承。除對負荷容量的一般要求外,這種軸承還應(yīng)具有抗腐蝕性介質(zhì)的能力即抗水、酸、堿、低溫液體(液態(tài)氫,液態(tài)氧)和堿性金屬化合物等腐蝕的能力。這些腐蝕性介質(zhì)同時也應(yīng)當成為潤滑劑。軸承在特殊介質(zhì)中工作時破壞的主要原因之一就是腐蝕機械磨損鋼口在軸承磨損機理中,氧的影響最大,軸承在真空中工作時的磨損要比在空氣中工作時的小。用耐腐蝕鋼制造的軸承要比碳素結(jié)構(gòu)鋼制造的軸承磨損小。在高真空下如果軸承在缺少潤滑劑的條件下工作則其材料的磨損會因咬住而加劇。