一文了解轴承合金

滑动轴承是汽车、拖拉机及机床等机械制造工业中用以支撑轴进行工作的零件，是

由轴承和轴瓦组成的。制造轴瓦以及内衬的耐磨合金叫做轴承合金。今天小编就带大家

了解一下轴承合金。

01轴承合金的性能要求

滑动轴承是汽车、拖拉机及机床等机械制造工业中用以支撑轴进行工作的零

件，是由轴承和轴瓦组成的。制造轴瓦以及内衬的耐磨合金叫做轴承合金。轴在

轴瓦中高速旋转时，必然发生强烈摩擦，同时轴瓦还要承受轴颈传给它的周期性

负荷。因此必然造成轴和轴承的磨损。轴通常造价昂贵，经常更换不经济。选择

满足一定性能要求的轴承合金可以确保轴的最小磨损。

轴承合金应具备的性能：

①耐磨并且具有较小的摩擦因数，以减少轴的磨损。

②有较高的疲劳强度和抗压强度，以承受巨大的周期性负荷。

③有足够的塑形和韧性，以抵抗冲击和振动，并改善轴和轴瓦的磨合性能。

④有良好的导热性和耐蚀性，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。

在合金组织中，如在软基体上均匀分布一定大小的硬质点（或在硬基体上分

布一定的软质点）,则基本上能满足上述性能要求。当轴在轴承中运转时，软基

体（或质点）易于磨损而凹陷，而硬基体（或质点）则凸出起承载和耐磨作用。

这样，轴和轴瓦的接触面积减少，其间空隙可贮存润滑油，降低了轴和轴承的摩

擦因数，减少了磨损。软基体或质点可以承受冲击和振动并使轴和轴瓦很好地磨

合。此外，软基体或质点可嵌藏偶然进入的外来硬质点，以免擦伤轴颈。

常用轴承合金，按其主要化学成分可分为锡基、铅基、铝基、铜基和铁基。

其中，锡基和铅基轴承合金又称巴氏合金，是应用最广的轴承合金。

02锡基轴承合金

锡基轴承合金是以锡为主加入少量镭、铜等元素组成的合金。最常用的锡基

轴承合金是ZSnSb11Cu6,合金中约含VL二11%的Sb、二6%的Cu,剩余的为Sn。

Sb和Cu溶解于Sn中的a固溶体是软基体（图1中黑色部分），而Sn和Sb、Cu

形成的化合物CihSn（81中白色针状或星状）及SnSb（白色方块或多边状）是

硬质点。当W后6%时,形成高熔点化合物CusSn,可以阻止以SnSb为基的固溶体

在溶液中上浮，防止比重偏析，同时也能提高合金的耐磨性。

图1ZSnSb11Cu6合金显微组织

锡基轴承合金摩擦因数小，塑性和导热性好，是优良的减摩材料，应用于最

重要的轴承上，如用来浇注汽轮机、发动机、压气机等重型机器的高速轴承，工

作温度不超过150℃。

锡基轴承合金的强度.尤其是疲劳强度较低,生产上常采用双金属轴承,即

采用离心浇注法，在低碳纲轴瓦上浇注一薄层锡基轴承合金，提高了轴承的强度

和寿命，而且节省了大量锡基轴承合金。

03铅基轴承合金

铅基轴承合金是以铅为主加入少量锌、锡、铜等元素组成的合金，可作锡基

轴承合金的代用品。其中以Pb-Sb系合金应用最广。

Pb-Sb二元合金相图（图2）具有共晶型转变。共晶成分中VL为11.2%,图

中Sb含量在17.5%~20%间为合金的室温组织，由初生。相硬质点和（a+B）共

晶软基体组成。但是由于二元Pb-Sb合金同样有严重偏析，而且B相很脆，易破

碎，基体又太软，易磨损，因此Pb-Sb合金还加入Cu、Sn等其他元素。加Cu

可形成CgSn,防止比重偏析，还可形成Cu2sb硬质点，提高合金耐磨性。加Sn

能形成金属化合物SnSb硬质点，它能大量溶解于铅中而强化基体，故可提高合

金的强度和耐磨性。ZPbSb16Sr）16Cu2是工业中最常用的铅基轴承合金，其WSb=16%.

Wsn=16%、Wc=2%,属于过共晶合金。其组织中的（a+B）共晶体是软基体，白色

方块为化合物SnSb,白色针状晶体是化合物Cu3Sn0初生的B化合物Cu2Sn.SnSb

是合金中的硬质点（见图3）o

图2Pb-Sb合金相图

图3ZPbSb16Sn16Cu2的显微组织

铅基轴承合金可以制成双层或三层金属结构，其强度、硬度和耐磨性虽低于

锡基轴承合金，但由于锡含量减少，成本降低。此外铸造性能及耐磨性较好，一

般用于制造中、低载荷的轴瓦，如汽车、拖拉机曲轴轴承。

04铝基轴承合金

铝基轴承合金是20世纪60年代发展起来的一种新型减摩材料。我国也逐渐

用它代替锡基、铅基和铜基轴承合金，因而大量节约了工业用铜。铝基轴承合金

资源丰富，价格低廉，疲劳强度高，导热性能好，其耐蚀性也不亚于锡锌巴氏合

金。因此铝基轴承合金广泛用于高速度、高载荷下工作的汽车、拖拉机的柴油机

轴承。

常用的铝基轴承合全有AI-Sb轴承合金和Al-Sn轴承合全。

（一）AI-Sb轴承合金

其成分中WSb=3.5%~5%、WM=0.3%~0.7%,其余为Al。由图4可见，WSb=4%的

AlSb变为片状，改善合金的塑性、韧性和强度。Al-Sb合金的显微组织是金属化

合物AISb和Mg3sb2硬质点均匀地分布在软的以铝为基的固溶体上。该合金用低

碳钢作衬背，将Al-Sb-Mn轴承合金浇注在钢背上作成双金属轴承，或与低碳钢

带复合在一起轧制成双金属钢带。

图4Al-Sb合金相图

Al-Sb轴承合金有高的抗疲劳性能及耐磨性，但其承载能力不大，用于中等

负荷的内燃机上。

（二）Al-Sn轴承合金

高锡铝基轴承合金具有更高的承载能力和疲劳强度。它和低碳钢一起轧制成

双金属轴瓦，可在压力为28MPa、滑动线速度为13m/s的条件下工作，其抗咬合

性能与巴氏合金相当。高锡铝基轴承合金的化学成分为：Ws=20%.Wc=1%,其余

为Al。锡在铝中的溶解度极小。W$L20%的Al-Sn合金的共晶组织较多，锡呈网

状包围着铝晶体，大大降低了合金的力学性能。为了消除网状共晶体，浇注以后

可与钢背一起轧制并经350℃退火3h,则锡被球化。因此该合金的实际组织是在

硬的铝基体上均匀分布着软的粒状锡质点。

在Al-Sn合金中加入Cu和Ni,因它们能溶亍Al中，可进一步提高基体强

度。

高锡铝基轴承合金生产简便，成本不高，在我国已经广泛应用于中、高速汽

车，拖拉机的柴油机轴承上