一、材料特性

1. 材料成分与配对组合

基体材料：不锈钢轴 承常用材质如马氏体不锈钢（如 440C，硬度高、耐磨性好）、奥氏体不锈钢（如 316L，耐腐蚀性强但硬度较低）。不同材质的互溶性、硬度差会直接影响摩擦行为 —— 硬度差异过大易导致软材料磨损，相近则可能增加粘着风险。

合金元素：

碳（C）：提高硬度和耐磨性，但降低耐腐蚀性（如 440C 含碳量较高）。

铬（Cr）：增强耐腐蚀性和氧化膜稳定性（不锈钢中 Cr 含量需≥12%）。

钼（Mo）：提高耐腐蚀性和高温强度（如 316L 含 Mo）。

镍（Ni）：改善韧性和耐腐蚀性（奥氏体不锈钢依赖 Ni 稳定组织）。

配对原则：避免相同金属直接配对（如钢 - 钢），易发生粘着磨损；推荐钢 - 青铜、钢 - 塑料等异质材料组合，或通过镀层（如镀镍、氮化）改变表面特性。

2. 微观组织与热处理

组织状态：马氏体不锈钢的淬火 + 回火组织（如板条马氏体）耐磨性优于奥氏体的面心立方结构；均匀细小的碳化物分布可提高抗磨粒磨损能力。

硬度与韧性平衡：过高硬度易脆化（如 440C 淬火后硬度达 HRC58-62），需通过回火调整韧性；过低硬度（如 304 不锈钢 HRC≤20）则易发生塑性变形。

表面硬化处理：渗碳、渗氮、感应淬火等可提高表面硬度，形成 “硬壳 + 韧性芯” 结构，减少表面磨损（如渗氮后表面硬度可达 HV1000 以上）。

二、结构设计与制造工艺

1. 几何结构优化

接触应力：轴 承类型（如深沟球轴 承、圆柱滚子轴 承）和游隙设计影响接触面积与应力分布。点接触（如球轴 承）应力集中明显，线接触（如滚子轴 承）更均匀，但边缘效应可能加剧磨损。

倒角与精度：边缘倒角不当易导致应力集中，引发微裂纹；高精度加工（如圆度、表面粗糙度 Ra≤0.8μm）可减少摩擦副间的微观凸起咬合。

2. 制造工艺缺陷

表面粗糙度：粗糙表面（如磨削纹路）易留存磨粒或润滑剂，过低粗糙度（镜面）可能降低油膜承载能力，需根据工况匹配（如低速重载取 Ra1.6-3.2μm，高速轻载取 Ra0.4-0.8μm）。

加工损伤：磨削过热导致表面退火软化，或研磨痕迹方向与运动方向垂直，均可能加剧磨损。

装配精度：安装过紧或偏心会产生附加应力，破坏润滑状态，导致异常磨损（如内圈过盈配合需控制过盈量在 0.005-0.02mm）。

三、工作条件与环境因素

1. 载荷与运动状态

载荷类型：静载荷易导致表面压痕，冲击载荷引发微裂纹，交变载荷可能诱发疲劳磨损（如 Palmgren-Miner 线性累积损伤理论）。

滑动 / 滚动比例：纯滚动摩擦系数低（约 0.001-0.005），滑动摩擦（如启动 / 制动阶段）则高达 0.1-0.3，需通过保持架设计减少打滑（如深沟球轴 承打滑率应＜5%）。

速度与温度：高速运转时温升显著（如 dn 值＞1×10⁶ mm・r/min 时需强制冷却），可能导致材料软化或润滑剂失效，摩擦系数随温度升高先降后升（如 304 不锈钢在 200℃时摩擦系数约 0.4，400℃时升至 0.6）。

2. 环境介质

腐蚀磨损：在酸 / 碱 / 盐环境中（如海洋、化工场景），不锈钢表面氧化膜破损后，腐蚀与磨损协同作用加剧材料流失（如 Cl⁻易引发点蚀，形成磨损源）。

磨粒污染：粉尘、金属碎屑等硬质颗粒（如 SiO₂、Fe₃O₄）进入摩擦副，导致三体磨粒磨损，需通过密封设计（如双唇密封圈）和过滤系统（如润滑油滤芯精度≤10μm）阻隔。

润滑条件：

润滑剂类型：油脂润滑（如锂基脂）适用于低速，油润滑（如 ISO VG32 润滑油）适用于高速；固体润滑剂（如二硫化钼、石墨）可在极端环境（高温、真空）替代传统润滑。