[发明专利]一种航空轴承材料

说明书

技术领域

本发明属于铁基合金领域，具体涉及一种航空轴承材料。

背景技术

轴承具有很高的技术含量，可作为一个衡量国家科技、工业实力的重要标准。轴承运用的领域很广，汽车、铁路、车床等，无一例外都离不开轴承。有些轴承的技术含量很高，而我国在技术含量高的轴承上，基本都是依靠进口。当今世界科技、工业强国无一例外是轴承研发、制造强国。我国之所以是工业大国而不是工业强国，一个重要表现就是轴承产业大而不强。

用于航空发动机配套的高可靠性、高精密度的顶级轴承材料已成为中国在航空发动机研发中难以翻越的“珠穆朗玛峰”。以航空发动机主轴承为例，主轴承是航空发动机的关键部件之一。在高速、高温、受力复杂的条件下运转，主轴承质量和性能直接影响到发动机性能、寿命和可靠性。航空发动机的关键的指标之一就是高可靠性。要想保证可靠性，前提之一就是要保证发动机内的轴承具备长寿命，军机航空发动机要求在3000小时以上，民机航空发动机要求更高，要达到数万小时。而航空发动机中轴承工作环境完全可以用“炼狱”来形容，它们不仅要以每分钟上万转的速度长时间高速运转，还要承受着各种形式的应力挤压、摩擦与超高温，这就对轴承的材料提出了非常苛刻的要求。另外，对于一般的结构部件来说，即便出现轻度裂纹也可以保证安全使用，这在专业上称为损伤容限，而航空发动机主轴承这样关键传动部件不存在损伤容限一说，其在使用过程中绝不允许出现裂纹等形式的损伤。而中国目前航空发动机的主轴承寿命有限，高端轴承如同“只可远观”。这一短板如果得不到解决，中国的航空发动机发展必将受到严重的制约与影响。轴承虽是零部件，但它的精度、性能、寿命和可靠性对主机的精度、性能和可靠性起着决定性的作用，轴承技术的落后给我国工业各行业带来严重的影响。

发明内容

为了克服上述现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种航空轴承材料，具有优良的抗压性能、硬度大、耐摩擦、耐高温能够有效地解决上述问题。

为了解决上述技术问题，本发明采取如下的技术方案：

一种航空轴承材料，所述轴承材料的化学元素成分及其质量百分比为：

C：0.03%~0.15%，Mn：1.0%~2.0%，P：0.04%~0.045%，S：0.02%~0.03%，Si：1.0%~1.5%，Cr：18.0%~20.0%，Ni：8.0%~11.0%，Mo：2.0%~3.0%，B：0.13%~0.21%，V：0.2%~0.3%，W：0.02%~0.04%，RE：0.45%~0.9%，其余为Fe。

进一步的，所述RE的化学元素成分及其质量百分比为：

Sm：0.15%~0.30%，Eu：0.15%~0.30%，Tm：0.15%~0.30%。

进一步的，所述轴承材料的化学元素成分及其质量百分比为：

C：0.05%，Mn：1.5%，P：0.04%，S：0.02%，Si：1.0%，Cr：19.0%，Ni：10.0%，Mo：2.5%，B：0.18%，V：0.26%，W：0.03%，Sm：0.20%，Eu：0.20%，Tm：0.20%，其余为Fe。

以下，对本发明中采用的合金的化学元素成分组成的限定理由进行说明，化学元素成分组成中涉及的%指质量%。

C：0.21%~0.3%，C在钢材中的主要作用是：形成固溶体组织、提高钢的强度；形成碳化物组织，可提高钢的硬度及耐磨性。因此，C在钢材中，含碳量越高，钢的强度、硬度就越高，但塑性、韧性也会随之降低；反之，含碳量越低，钢的塑性、韧性越高，其强度、硬度也会随之降低，为适应航空气候条件及作业要求效果，本发明将航空轴承材料中C含量规定为0.03%~0.15%，优选为0.05%。

Mn：1.0%~2.0%，Mn是一种弱脱氧剂，钢材中添加Mn，不但有利于钢材的抗蚀性，而且还能使钢材的强度提高，并能降低热裂纹倾向，改善钢材的抗腐蚀性能和焊接性能。随着Mn含量增加，钢材强度有所提高，航空轴承的具体实际的特殊需求，本发明将Mn含量规定为1.0%~2.0%，优选为1.5%。

P：0.04%~0.045%，磷对提高钢材的抗拉强度有一定的作用，但同时又都增加钢材的脆性。为适应航空条件及航空轴承特殊需求，本发明将P含量规定为0.04%~0.045%，优选为0.04%。