나를에 따라 
베어링 재료에 대해 알아야 할 모든 것
베어링스 제조에 필수적이며 다양한 유형의 장비 및 기계에 사용됩니다. 기본 산업 장비부터 복잡한 기계까지 베어링은 마찰을 줄여 다양한 유형의 하중을 처리할 수 있도록 해줍니다. 따라서 고품질의 신뢰할 수 있는 재료를 사용하는 것은 베어링 제조 공정에 매우 중요합니다.
다양한 유형의 고품질 베어링과 그 부품을 생산하기 위해 다양한 재료가 사용됩니다. 이러한 재료는 베어링의 수명과 성능을 증가시키는 원하는 특성을 얻기 위해 특정 공정을 거칩니다. AUB의 팀은 베어링 제조에 사용되는 다양한 재료와 각 재료가 베어링의 사용, 무결성 및 기능에 어떤 영향을 미치는지 논의할 수 있습니다.
모든 베어링의 성능은 선택한 합금의 특성과 열처리에 따라 달라집니다. 올바른 경도, 내부식성 및 피로 수명을 갖춘 재료를 선택하면 베어링이 해당 응용 분야의 작동 및 환경 매개변수 내에서 안정적으로 작동할 수 있습니다. AUB는 다양한 재료를 사용하여 다양한 베어링 부품을 생산합니다. 이러한 재료는 베어링 성능과 서비스 수명을 극대화하기 위한 이상적인 특성을 얻도록 가공되었습니다. 여기에 설명된 재료가 가장 일반적으로 사용됩니다. 베어링 소재는 최적의 경도와 치수 안정성을 위해 사내에서 열처리됩니다.
제일 공통 재료 정밀 볼 베어링, 롤러 베어링 및 테이퍼 롤러 베어링의 하중 지지 부품 생산에 사용되는 것은 52100 크롬강입니다. 이러한 구성 요소는 베어링 내부 및 외부 링, 볼 및 롤러를 나타냅니다. 이 강의 화학 성분은 탄소 함량이 높고 약 1.5%의 크롬을 함유하고 있습니다. 제어된 기계 가공 및 열처리 방법을 사용하여 완성된 베어링 구성 요소는 균열에 저항하는 높은 강도를 가지며 표면 아래 구름 접촉 피로에 저항하는 단단한 표면을 갖습니다. 이 재료로 만든 베어링 부품의 일반적인 표면 경도는 로크웰 C 등급(Rc)에서 60~64입니다.
합리적인 비용, 높은 경도 수준 및 더 조용한 작동 소음을 제공합니다. 따라서 크롬강 베어링 사용의 이점은 높은 경도, 높은 부하 용량, 낮은 데시벨 및 넓은 접근성입니다. 그러나 윤활 상태를 유지해야 하며 부식이나 화학 물질에 대한 내성이 없습니다. 사용자는 부식을 방지하기 위해 오일 또는 방청 코팅으로 크롬강 베어링을 보호하는 것이 좋습니다.
매우 깨끗한 52100 크롬강
고정밀 베어링을 생산하는 데 사용되는 원강은 추가 용해 단계로 처리되어 매우 균일한 미세한 입자 구조의 강철, 즉 초청정 52100 크롬강이 생성됩니다. 베어링 접촉면은 매우 매끄럽게 마무리 처리될 수 있으므로 베어링이 매우 조용하게 작동합니다.
크롬강의 가장 일반적인 열처리 방법은 제어된 분위기로에서 강을 담금질하는 것입니다. 크롬강으로 제작된 베어링은 최대 120°C의 연속 온도에서 작동할 수 있습니다. 온도가 더 높아지는 경우 베어링 어셈블리가 열적으로 안정화될 수 있습니다. 열처리 공정을 다양하게 함으로써 220°C 이상에서 작동할 수 있는 베어링 생산이 가능합니다. 이러한 응용 분야의 경우 베어링 구성 요소는 작동 온도에 해당하는 더 높은 온도에서 강화되어야 합니다. 이렇게 증가된 템퍼링은 재료의 경도에 부정적인 영향을 미치고 베어링의 하중 지지 능력이 감소합니다.
아래 표에서 볼 수 있듯이 크롬강의 표준 화학성분은 국가마다 다릅니다.
베어링을 만드는 데 사용되는 또 다른 일반적인 재료는 스테인레스 스틸입니다. 스테인리스강은 크롬 및 탄소 함량이 높고 크롬강보다 표면 부식에 강하기 때문에 베어링에 널리 사용되는 재료입니다. 스테인레스강에는 60개 이상의 등급이 있으며 각 등급은 구성 및 물리적 특성에 따라 다릅니다. 일반적으로 스테인레스 강의 조성에는 다양한 양의 크롬, 탄소, 인, 니켈, 망간 및 몰리브덴이 포함됩니다. 또한 등급은 부식 및 내열성, 자기 반응, 인성, 연성, 용접성, 가공 경화 등 스테인리스강 합금의 특성을 설명하는 데 도움이 됩니다.
스테인리스강에는 최소 18%의 크롬이 포함되어 있을 뿐만 아니라 니켈도 포함되어 있습니다. 스테인리스강의 크롬은 산소에 노출되면 화학적으로 반응하여 베어링 부품 표면에 산화크롬 층을 형성합니다. 이 부동화 화학막은 베어링에 추가적인 보호 기능을 제공합니다. 그러나 스테인레스 스틸 베어링은 탄소 함량으로 인해 덜 단단합니다. 결과적으로 20 크롬강 베어링보다 하중 전달 능력이 52100% 더 낮습니다.
스테인레스 스틸 베어링에는 마르텐사이트와 오스테나이트의 두 가지 일반적인 유형이 있습니다. 마르텐사이트계 스테인리스강 베어링(SV30)은 원래 강철을 가공하는 동안 품질이 저하되어 재료의 탄소 함량이 감소하고 질소 함량이 증가하는 경우가 많습니다. 그 결과 고강도, 경도 및 향상된 내식성을 갖춘 강철이 탄생했습니다. 반면, 오스테나이트계 스테인리스강 베어링(AISI316)은 비자성이며 탄소 함량이 낮기 때문에 내식성이 뛰어납니다. 그러나 저부하 및 저속 애플리케이션에만 사용할 수 있습니다.
400 시리즈 스테인리스강의 탄소 함량은 표준 열처리 방법을 사용하여 Rc58로 경화할 수 있을 만큼 충분히 높습니다. 이 재질로 제작된 베어링은 경도가 낮기 때문에 20 크롬강 베어링보다 하중 전달 능력이 52100% 더 낮습니다. 탄소 함량 수준은 구성 요소가 자성을 띠고 있음을 의미합니다. 440C 재료가 담수 및 약한 화학 물질에 노출되면 내식성은 "양호"입니다. 이 소재는 미국 베어링 제조업체들 사이에서 널리 인기가 있습니다.
기존의 440C 스테인리스강으로 제작된 베어링은 일반적으로 입자 경계에 집중되는 탄화물이 궤도 마무리 중에 노출되기 때문에 약간의 소음이 발생합니다. 내경이 더 큰 베어링은 이 조건의 영향을 받지 않습니다. 400 시리즈 스테인리스강으로 제작된 베어링은 크롬강보다 높은 온도(최대 250°C)에서 지속적으로 작동할 수 있습니다. 이 재질로 만든 베어링은 일반적으로 크롬강 베어링보다 가격이 비쌉니다.
AISI 440 스테인레스 스틸 - 내식성이 뛰어나고 인성과 경도가 뛰어납니다. 이 소재는 정밀한 공차와 표면 마감이 필요한 베어링 응용 분야에 널리 사용됩니다. 일반적인 열처리는 MIL-H-6875에 따라 수행할 수 있다. 스테인레스 스틸 베어링은 다양한 스테인레스 스틸 재질 등급과 구성으로 제공됩니다. 스테인리스강 베어링의 장점은 다음과 같습니다. 가혹한 부식 조건을 견디어 수명이 길어지고 유지 관리 비용이 줄어들며 장비 가동 중지 시간이 줄어듭니다. 바닷물 노출은 베어링 세계에서 가장 가혹한 적용 분야 중 하나입니다. 해수 응용 분야에는 특수 등급의 스테인리스강을 사용할 수 있습니다.
마르텐사이트계 스테인레스 스틸 베어링 - ACD34 / KS440 / X65Cr13
많은 베어링 제조업체에서는 링과 볼에 ACD440, KS34, X440Cr65 등 다양한 이름으로 알려진 AISI 13C보다 탄소 및 크롬 함량이 약간 낮은 스테인리스강을 사용합니다. 열처리를 하면 탄화물의 함유량이 적어 440C와 동일한 내식성을 가지면서 베어링의 저소음 특성이 우수합니다. 일부 제조업체에서는 이 재료로 생산된 베어링에 대해 크롬강과 동일한 정격 하중을 게시합니다. 이는 최대 Rc 60의 경도로 엄격하게 제어되는 열처리를 사용하기 때문입니다. 이는 볼 베어링에 가장 널리 사용되는 스테인리스강 중 하나이지만 이 소재에는 AISI 지정이 없습니다.
마르텐사이트계 스테인레스 스틸 베어링 - SV30
마르텐사이트계 스테인리스강은 탄소 함량을 줄이고 합금 원소로 질소를 도입하여 원강 가공 중에 변형될 수 있습니다. 질소는 크롬의 포화도를 증가시켜 크롬 탄화물 대신 크롬 질화물로 변합니다. 그 결과 일부 응용 분야에서 피로 수명을 최대 100%(5배) 늘릴 수 있는 우수한 미세 구조를 갖춘 고강도, 고경도 강철이 탄생했습니다. 이 소재는 또한 440C 및 ACD34보다 20배 향상된 내식성을 갖고 있습니다. 이 재료로 만든 베어링은 40~XNUMX% 비쌀 수 있지만 일반적으로 우수한 성능의 이점으로 상쇄됩니다.
오스테 나이트 계 스테인리스 강
300 시리즈 오스테나이트계 스테인리스강은 비내력 부품에 사용됩니다. 300 시리즈 스테인리스강 재질로 제작된 베어링 부품은 부식에 강하고 탄소 함량이 낮기 때문에 비자성입니다. 그러나 이 재료는 경화될 수 없기 때문에 베어링은 낮은 하중과 속도에서만 작동할 수 있다는 단점이 있습니다. 베어링 표면과 산소의 화학 반응을 패시베이션 프로세스라고 합니다. 표면에 형성된 보호막은 베어링을 부식으로부터 보호합니다. 내식성은 수중 응용 분야와 같이 베어링이 액체에 완전히 잠겨 있지 않을 때 가장 좋습니다. 이 재료로 만들어진 베어링은 일반적으로 최소 수량을 요구하는 특별 주문 품목입니다. 게다가 가격도 비싸다.
일반적으로 300 시리즈 스테인리스강 베어링에는 304등급 하우징과 302등급 베어링 리테이너가 있습니다. 304등급은 파괴에 매우 강하고(높은 연성) 내식성이 매우 높습니다. 302는 탄소 함량이 약간 높아 경도가 높아 베어링 자체의 구성 요소에 적합합니다. 300 시리즈 스테인리스강으로 제작된 완전한 베어링은 52100 베어링강으로 제작된 베어링에 비해 하중 전달 능력이 약 절반입니다.
AUB는 기존 강철 및 316 스테인레스 스틸 베어링에 비해 우수한 내식성을 제공하는 440 스테인레스 스틸을 사용하여 베어링을 제조합니다. 316 스테인리스강은 다른 표준 스테인리스강보다 대기 및 일반 부식 조건에 강합니다. 316 스테인레스 스틸은 식품 및 의료 산업에서 널리 사용됩니다. 이 강철로 만든 베어링은 액체에서 작동하거나 저속에서 건조될 수 있습니다. 316 스테인리스강은 몰리브덴을 함유한 스테인리스강입니다. 몰리브덴은 316 등급보다 304에 더 나은 전체 내식성을 제공하며, 특히 염화물 환경에서 구멍 부식 및 틈새 부식에 대한 저항성이 더 높습니다.
두드러진 특징:
몰리브덴 함량은 해양 환경에 대한 저항성을 증가시킵니다.
높은 크리프 강도와 고온에서의 내열성이 우수합니다.
생체 적합성.
제조 특성은 유형 302 및 304와 유사합니다.
어플리케이션 : 잉크, 레이온, 사진용 화학물질, 종이, 직물, 표백제 및 고무 생산에 사용되는 공격적인 화학물질을 처리하는 식품 및 의약품 가공 장비, 해양 환경, 외과 의료 장비 및 산업 장비.
내 부식성 : 내식성은 440c, 302, 304 스테인레스 스틸보다 우수합니다. 펄프 산업에서 일반적으로 사용되는 나트륨 및 칼슘염 용액, 차아염소산염 용액, 인산, 아황산염 용액 및 아황산에 대한 내성이 있습니다.
316 스테인레스 스틸 소재 구성
기타 300 시리즈 스테인레스 스틸 베어링
베어링 쉴드, 씰링 와셔 및 볼 케이지는 내부식성이 적당하고 다양한 모양으로 성형하는 데 적합하기 때문에 때때로 AISI303 또는 AISI304 스테인레스 스틸로 제조됩니다.
탄소 합금강 베어링
탄소강 재료는 베어링의 다양한 부품을 생산하는 데 사용되며 기본적으로 중탄소 합금강과 저탄소 합금강의 두 가지 유형이 있습니다.
중간 탄소 합금강 베어링
중탄소 또는 저탄소 합금강 재료로 제작된 베어링을 종종 "준정밀" 또는 "상업용 등급" 베어링이라고 합니다. 일반적인 재료는 AISI8620 또는 AISI4320입니다. 내부 및 외부 링은 표면 경화 또는 침탄이라는 열처리 과정을 통해 표면 경화됩니다. 이러한 재료로 만들어진 베어링은 높은 하중이나 고속을 견딜 수 없으며 내부식성이 없습니다. 이러한 재료로 만든 베어링은 일반적으로 가격이 저렴합니다.
저탄소 합금강 베어링
연강은 씰로 사용하기 위해 고무가 성형되는 베어링 케이지, 금속 실드 및 금속 와셔를 생산하는 데 사용됩니다. 일반적으로 사용되는 재료는 AISI C1008 및 C1010입니다. 재료를 부식으로부터 보호하려면 오일/그리스 코팅(케이지) 또는 도금(차폐)이 필요합니다. 리테이너 및 클로저에 대한 자세한 내용은 해당 기술 게시판을 참조하세요.
베어링강의 열처리
베어링 강이 연질(경화되지 않은) 상태일 때 야금학자들은 그 구조를 펄라이트 상태라고 부릅니다. 강철을 경화시키려면 매우 높은 온도로 가열한 다음 매우 빠르게 냉각해야 합니다. 1,750°F로 가열하면 열처리 용광로에서는 조직이 펄라이트에서 오스테나이트로 알려진 구조로 변합니다. 담금질(급냉) 후 조직은 오스테나이트에서 마르텐사이트로 변합니다. 일단 마르텐사이트로 변하면 강철은 매우 단단해집니다. 그러나 현재로서는 "열적으로 안정적인" 것으로 간주되지 않습니다. 이는 담금질 과정에서 오스테나이트가 모두 마르텐사이트로 변태되는 것은 아니기 때문입니다. 이 현상을 '잔류 오스테나이트'라고 합니다.
강철이 열적으로 안정적이지 않으면 잔류 오스테나이트가 장기간(아마도 수년)에 걸쳐 마르텐사이트로 변태됩니다. 이러한 변형은 부피 증가를 동반하며 이를 야금 성장이라고 합니다(열 성장과 혼동하지 마십시오). 야금학적 성장은 실온에서도 베어링과 같은 강철 부품의 크기와 모양에 변화를 일으킬 수 있습니다.
정밀도가 낮은 상용 베어링에서는 문제가 되지 않지만 이러한 치수 안정성 부족은 고정밀(ABEC 5P, 7P, 9P) 소형 베어링에서 문제를 일으킬 수 있습니다. 이러한 원치 않는 야금학적 성장을 제거하려면 강철을 열적으로 안정화해야 합니다. 이는 잔류 오스테나이트의 대부분을 마르텐사이트로 변환하기 위해 -120F에서 반복적인 냉각 및 템퍼링을 통해 수행됩니다.
