滾珠絲杠材料選擇與熱處理

 為了滿(mǎn)足滾珠絲杠傳動(dòng)工作性能和傳動(dòng)精度的要求，以獲得最長(zhǎng)的工作壽命和最高的承載能力，螺紋滾道必須具有一定的硬度，一般為58~60HRC,滾珠硬度一般要求為62~64HRC。對(duì)于高溫下工作或用不銹鋼制造的滾珠絲杠傳動(dòng)，螺紋滾道表面硬度<58HRC為好。對(duì)材料的要求是耐磨性好，易切削，而且變形小。如果要進(jìn)行滲碳溶火處理的，宜采用低碳銘鑰鋼。如果要進(jìn)行感應(yīng)處理的，因硬度要求在58~62HRC的范圍內(nèi)，故應(yīng)用含碳量為0.4%~0.5%的銘鑰鋼。一般機(jī)械特別是數(shù)控機(jī)床用的滾珠絲杠傳動(dòng)各零件材料如圖表1-2所示。精密滾珠絲杠傳動(dòng)可用氮化鋼。表面硬化的鎳鉻合金鋼滾珠絲杠副，適用于結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度有特殊要求的航空機(jī)械上。在原子能工業(yè)或高溫、水蒸氣、二氧化碳?xì)怏w中工作的滾珠絲杠傳動(dòng)，由于無(wú)法潤(rùn)滑，故宜采用含馬氏體的鎳鉻合金鋼、沉淀硬化鋼以及可粹硬的鉻鋼較理想。如果要求噪聲小時(shí)，可用尼龍滾珠配以鋼制絲杠和螺母。

對(duì)于提高絲杠材料的疲勞壽命，近20年來(lái)，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了大量研究工作。最新的研究結(jié)果表明，鋼中的夾雜物和碳化物缺陷作為鋼種已存在的裂紋，在外加應(yīng)力誘變下，極易向內(nèi)擴(kuò)散，并造成材料疲勞壽命的顯著降低。 因此，在選擇絲杠材料時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制和消除鋼中夾雜及缺陷，提高鋼的材純凈度和組織均勻性

滾珠絲杠的性能要求有：①高硬度，為保持精度，一般要求硬度達(dá)HRC58~62；螺母內(nèi)螺紋滾道則要求硬度為HRC60~64。②高強(qiáng)度，滾珠絲杠副要求有高的承載能力，并能帶動(dòng)重的負(fù)荷做精確運(yùn)動(dòng)，一般都要求其抗拉強(qiáng)度σb≥700MPa。③良好的韌性，要選用高韌性的鋼材，表面又要達(dá)到一定的硬度和耐磨性。④良好的精度穩(wěn)定性。⑤良好的熱處理性能滾珠絲杠在工作過(guò)程中，要受到鋼球點(diǎn)應(yīng)力的疲勞作用，因此需要容易淬硬，且能得到一定深度的淬硬層，同時(shí)淬火時(shí)不易變形，開(kāi)裂。

根據(jù)上述工件的服役條件及性能要求，常用的滾珠絲杠材料有低碳滲碳淬硬鋼（如20CrMo，20CrMnTi等），軸承鋼（如GCr15等），中碳合金鋼（如37MnSi，42Cr，42CrMo等）。GC?r15鋼具有優(yōu)良的綜合性能，被廣泛應(yīng)用于滾珠絲杠的制造。另外，一些合金工具鋼，如9Mn2V等，由于其淬硬性和淬透性較好，且回火穩(wěn)定性較高也逐漸應(yīng)用于滾珠絲杠的制造。