球的材料

滚动轴承用球的精度(球形误差)达到了超微米领域，对球的材料、制造工艺等要求也在不断提高。球的材料有高碳铬轴承钢（真空脱气）；不锈钢（G95Cr18、G102Cr18Mo）；工程陶瓷（氮化硅、碳化硅、氧化铝）；当然也有其他各种材料的球，如硬质合金、玻璃、塑料、碳素钢球等。更特殊球有多孔球、空心球、球磨机用球、抛光装置用球等等，多孔球应用于推杆、球阀等；空心球应用于飞机发动机；球磨机用球用于颜料、铁氧体、食品粉碎；抛光球用于铝压铸件的表面抛光以及铸件、冲压件的去毛刺等。

表1  钢球常用材料及热处理标准

钢球的特性指标

1、几何精度

表2 形状误差和表面粗糙度

1）球直径变动量ΔDws

把一个钢球置于平面和与平面相垂直的测头之间，改变钢球的方向进行测量，求出此时钢球直径Z大值与Z小值的差(二点接触法)。测头采用指针式测微仪或电子测微仪，测量仪器的精度按照球的等级分为0.1 ~0.02微米。

2）球形误差ΔRSw

采用圆度仪或轮廓仪测量，测量截面必须不少于3个截面。

3）批直径变动量VDwL

球与球的直径不完全相同，将一个球置于平面和与平面相垂直的测头之间，改变球的方向进行测量，此时测出的Z大值与Z小值的算术平均值称为球的平均直径。将预先测定平均直径的球作为标准球，采用指针测微仪或电子测微仪测量后与标准球相比较。批直径差是批内Z大球的平均直径与Z小球的平均直径之差，它表示该批内球平均直径的变动量。

4）表面粗糙度Ra

采用表面粗糙度测量仪或双筒显微镜测量，其合格判定可依据CSBTS TC98.63—1999《滚动轴承  钢球表面粗糙度  技术条件》相关内容或依据内控标准。

2、波纹度

用于计算机HDD主轴电机及用于VTR磁鼓的主轴轴承要求要具有较高的旋转精度与极小振动。高速旋转的轴承如果产生振动，HDD就会产生读值误差，也会影响VTR的图像和音质。对这类轴承的球除了GB/T 308.1—2013规定的尺寸精度(球直径变动量、球形误差、批直径变动量)要求之外，还有波纹度的要求。

如果用圆度测量仪将球放大20万倍测量其形状，在圆周方向上有各种各样的波形。波纹度是球表面上各点的波幅，在波幅上有各种高低相间由细到长的波形(球1个圆周的波幅如图所示)。波纹度用球波纹度仪测量。让球以一定的速度旋转，触针接触球面，将触针的移动变成电信号，测量球每个圆周的波幅大小及波幅变化的速度。球每个圆周上凹凸波的数量由细到长被分成几个区域进行研究。

球一个圆周的波幅

3、疲劳寿命

球的疲劳寿命试验通过振动寿命试验机进行试验，寿命与材料的纯度、球的组织（基体的强度）有关。

4、尺寸稳定性

滚动轴承用球要求具有较高的尺寸精度且长时间不会发生变化，残留奥氏体分解会引起尺寸的随时间的变化，因此必须严格控制其含量。

为了延长钢球的寿命，材料的纯度随着精炼技术的发展不断提高，目前几乎已经达到极限，今后需要在新钢种的开发和热处理工艺上不断的探索。另外，越来越多的关注轴承的动态振动性能，轴承产生振动的原因包括沟道的形状误差和球的形状误差等，其中球的形状误差影响Z大，因此使用的球多数要求圆度在0.05微米以下。

（来源：轴承杂志社）