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Cast bearing metals
1 Subject content and applicable scope
This standard specifies the technical requirements and inspection rules for cast tin-based, lead-based, copper-based and aluminum-based bearing metals.
This standard is applicable to the manufacture of metallic multilayer plain bearings with tin and aluminum-based integral plain bearings.
2 Normative references
GB 228 Metallic tensile testing
GB 231 Metallic materials - Brinell hardness test
GB 1173 Specification for cast aluminium metals
GB/T 1176 Specification for cast copper metals
GB 1198 Methods for chemical analysis of aluminum
GB 3260.1~3260.9 Methods for chemical analysis of tin
GB 4103.1~4103.12 Methods for chemical analysis of lead-base metals
GB 8002 Methods for chemical analysis of tin bronze
YB 55 Methods for chemical analysis of aluminum bronze
3 Designation representation of metals
The designation of cast bearing metals is composed of the chemical symbols of base metal elements and main metal elements. The main metal element is followed by a number indicating its nominal percent content, which is the round-off integer of this element's average percent content. If the nominal percentage content of metal elements is not less than 1, the number is expressed as an integer. If the nominal percentage content of metal elements is less than 1, the number is generally not marked. If necessary, it can be expressed as one decimal.
The letters "Z" is respectively (the first letter of Chinese phonetic alphabets "Zhu” indicates the cast metal] added before the metal designation.
In case of more than two metal elements, it is not necessary to list all metal elements in the designation except for the essential characteristics of the metals.
The main metal elements in the designation are arranged in descending order of nominal percentage content. When their nominal percent content is equal, they are arranged alphabetically according to their chemical symbols, but for copper-based metals, the elements characterizing the metal series shall be followed closely by the base elements.
4 Technical requirements
4.1 See Table 1 for chemical composition of cast bearing metals
4.2 See Table 2 for the mechanical properties of cast bearing metals.
4.2.1 Separately cast specimens for cast tin-based and lead-based bearing metal hardness shall be as shown in the Figure.
Requirements for hardness determination: HB10/250/60
Diagram of cast tin-based and lead-based bearing metal hardness
4.2.2 The allowable bond defects (stripper) in the bond transition layer between cast tin-based and lead-based bearing metals and backings (bad bond or no bond between tin-based and lead-based bearing metals and backings) can be inspected in accordance with Sub-clause A7 of Annex A (Reference).
4.2.3 Separately cast specimens with the mechanical properties of cast copper-based bearing metal shall be in accordance with GB 1176.
4.2.4 Separately cast specimens with mechanical properties of cast aluminium-based bearing metal shall be in accordance with GB 1173.
4.2.5 The cast-on specimens can also be used for testing the mechanical properties of cast bearing metals.
4.3 In addition to the above, other special requirements such as mechanical properties and physical properties shall be put forward for the bearing metals by the buyer in the drawings or related technical documents or agreed between the supplier and the buyer.
5 Test methods and inspection rules
5.1 Chemical composition
5.1.1 The chemical composition of metals shall be tested in accordance with GB 3260.1~3260.9, GB 4103.1~4103.12, GB 8002 and YB 55. Other methods may be adopted under guaranteed analysis. In case of any dispute, chemical method is adopted for arbitration.
5.1.2 The chemical composition shall be inspected as per smelting furnace or according to the requirements of the buyer. The specimens of the chemical composition can be taken from castings (including cast-on specimens).
5.1.3 For chemical composition inspection, one specimen shall be delivered for the first time. If the analysis result meets the requirements of Table 1, the chemical composition is qualified. Otherwise, another specimen is allowed to be delivered. If the analysis results meet the requirements in Table 1, the chemical composition of the metal in smelting furnace is qualified; otherwise, unqualified.
5.1.4 Only the main elements are analyzed for chemical composition inspection, and the content of other elements can be checked as required by the buyer.
1 Subject content and applicable scope
2 Normative references
3 Designation representation of metals
4 Technical requirements
5 Test methods and inspection rules
Annex A Metallic multilayer plain bearings - Bond test - Non-destructive ultrasonic testing of bond defects of bearing metal layer thickness greater than or equal to 2 mm (Reference)
Annex B Multilayer plain bearings - Bond test - Determination of bond strength for bearing metal layer thickness greater than or equal to 2 mm (Reference)
Additional explanation
中華人民共和國國家標準
鑄造軸承合金
Cast bearing metals
GB/T 1174—92
代替GB 1174—74
1主題內容與適用范圍
本標準規定了鑄造錫基、鉛基、銅基、鋁基軸承合金的技術要求與檢驗規則。
本標準適用于制造錫基、鉛基雙金屬滑動軸承以及銅基、鋁基合金整體滑動軸承。
2引用標準
GB 228金屬拉伸試驗法
GB 231金屬布氏硬度試驗方法
GB 1173鑄造鋁合金技術條件
GB 1176鑄造銅合金技術條件
GB 1198鋁化學分析方法
GB 3260.1～3260.9錫化學分析方法
GB 4103.1～4103.12鉛基合金化學分析方法
GB 8002錫青銅化學分析方法
YB 55鋁青銅化學分析方法
3合金牌號表示方法
鑄造軸承合金牌號由其基體金屬元素及主要合金元素的化學符號組成。主要合金元素后面跟有表示其名義百分含量的數字(名義百分含量為該元素的平均百分含量的修約化整值)。如果合金元素的名義百分含量不小于1，該數字用整數表示。如果合金元素的名義百分含量小于1，一般不標數字。必要時可用一位小數表示。
在合金牌號前面冠以字母“Z”(“鑄”字漢語拼音第一個字母表示屬于鑄造合金)。
若合金化元素多于兩個，除對表示合金的本質特性是必不可少的外，不必把所有的合金化元素都列在牌號中。
在牌號中主要合金元素按名義百分含量的遞減次序排列。當名義百分含量相等時，按其化學符號字母順序排列，但對于銅基合金，要將表征合金系列的元素緊跟在基體元素的后面。
4技術要求
4.1 鑄造軸承合金的化學成分見表1。
4.2鑄造軸承合金的力學性能見表2。
4.2.1鑄造錫基、鉛基軸承合金硬度的單鑄試樣按圖規定。
試樣加工要求
硬度測定規定：HB10/250/60
鑄造錫基、鉛基軸承合金硬度試樣圖
4.2.2鑄造錫基、鉛基軸承合金在與襯背結合過渡層中所允許的結合缺陷——脫胎(錫基、鉛基等軸承合金層與襯背金屬間結合不好或沒有結合)可按附錄A(參考件)中A7條規定進行檢驗。
4.2.3鑄造銅基軸承合金力學性能的單鑄試樣按GB 1176的規定。
4.2.4鑄造鋁基軸承合金力學性能的單鑄試樣按GB 1173的規定。
4.2.5檢驗鑄造軸承合金力學性能亦可以使用附鑄試樣。
4.3除上述以外，對軸承合金提出其他力學性能、物理性能等特殊要求。由需方在圖樣或有關技術文件中提出或由供需雙方議定。
5試驗方法和檢驗規則
5.1 1化學成分
5.1.1 合金化學成分檢驗按GB 3260.1～3260.9、GB 4103.1～4103.12、GB 8002、YB 55進行。在保證分析精度的條件下，允許使用其他方法，當有爭議時，以化學分析方法進行仲裁。
5.1.2化學成分檢驗，按每一熔煉爐次進行亦可按需方要求進行。化學成分試樣可取自鑄件(包括鑄件附鑄試樣)。
5.1.3化學成分檢驗，首次送檢一個試樣，分析結果如符合表1的規定，則合金化學成分合格，如不符合表1規定，允許再送一個試樣。分析結果如符合表1的規定，則該熔煉爐次合金化學成分合格，否則不合格。
5.1.4化學成分檢驗可以只分析主要元素，其他元素含量可按需方要求進行抽查。
5.2力學性能
5.2.1鑄造軸承合金，只檢驗其鑄態(F)力學性能，其數值如表2所示。
5.2.2檢測合金的力學性能，按每一熔煉爐次，首次送檢一根試樣(或一個試塊)測定其力學性能，如符合表2規定，則該爐合金力學性能合格。如不符合表2規定，允許再取兩根試樣(或兩個試塊)重新送檢。如兩根試樣(或兩個試塊)都合格，則該爐合金力學性能合格，否則該爐合金力學性能不合格。
5.2.3當肉眼發現單鑄試樣存在鑄造缺陷或由于試驗本身故障造成檢驗結果不合格時，可以不計入檢驗次數中，更換試樣重新送檢。
5.2.4在生產穩定的情況下(包括：原材料、熔煉工藝、試驗方法、檢驗等工序的穩定)。在一個工作班次內熔煉的不同爐次的同一合金，可以任選一爐合金取樣檢驗其力學性能，即可代表其他。
5.2.5抗拉性能檢驗按GB 228規定進行，硬度檢驗按GB 231規定進行。
5.3鑄造錫基、鉛基軸承合金與襯背結合的過渡層中所存在的結合缺陷(脫胎)，其檢驗方法見附錄A(參考件)。
5.4鑄造錫基、鉛基軸承合金與襯背間的結合強度檢驗方法見附錄B(參考件)。
表1鑄造軸承合金化學成分 重量，％
種類 合金牌號 Sn Pb Cu Zn Al Sb Ni Mn Si Fe Bi As 其他元
素總和
錫基
其余
鉛基
銅基
注：①凡表格中所列兩個數值，系指該合金主要元素含量范圍，表格中所列單一數值，系指允許的其他元素最高含量。
②表中有“*”號的數值，不計入其他元素總和。
附錄A
雙金屬滑動軸承 結合試驗
對于厚度不小于2 mm軸承合金層
結合缺陷的超聲波檢測
(參考件)
本附錄參照采用IS0 4386/I(1982年版)。
A1適用范圍
本附錄規定了軸承合金與襯背間結合缺陷(即脫胎)的超聲波檢測方法。襯背材料為鋼、銅合金或鑄鐵件，其上澆鑄有厚度不小于2 mm的鉛基或錫基軸承金屬。
本附錄只說明從軸承合金層表面輸入聲波的脈沖回波的情況，即用結合表面反射回來的聲能測定結合的質量。
A2符號
本附錄使用下列符號
IS輸入信號
BE結合處回波
WE背壁回波
RE基準回波(或參考回波)。
A3檢測設備
檢測用的超聲波裝置應帶有一個以分貝(dB)為刻度的放大器，且測量范圍可以調節。
在正常情況下，應使用標準設計的直徑為10～30 mm，頻率為2 MHz的換能器，只有當分辨率不能滿足要求時，可使用高頻如4 MHz的換能器或使用雙晶換能器。
屏幕上的測量范圍可用標準試樣來調試。如用階梯試樣來調節。在測量范圍內，至少應顯示出兩個回波。標準試樣的材料及厚度應與實際制作的軸承相同。
A4準備工作
待測表面的粗糙度為Ra 3.2 μm，待測表面清潔。
換能器可用輕質油或其他耦合介質直接與試驗表面耦合，小直徑的滑動軸承建議采用浸滲工藝，可以提供較均勻的耦合。
A5檢測等級
檢測可按不同嚴格程度的三個等級中的任一等級進行。檢測等級選定由需方在圖樣或有關技術文件中注明。
A5.1 第一級
檢測僅在軸承端面的結合區域及軸承結合表面的任選點狀區域進行。
A5.2 第二級
檢測不僅在軸承端面的結合區域進行，應包括軸承的最大負荷區域，在徑向軸承中，軸承負荷垂直向下作用時，最大負荷區域應在相對軸承表面的60°～120°的范圍。
A5.3第三級
檢測在軸承合金結合區域的全部表面上進行，可由換能器直徑的百分之二十的行線重疊來進行檢測。
A6檢測
A6.1 背壁回波檢測
如果雙金屬滑動軸承的幾何形狀和襯背材料都允許時，可用結合回波法或背壁回波法的任一種方法來檢驗結合處，可供選擇的方法如下：
A6.1.1根據背壁和結合面回波的相對強度進行測量，當使用標準換能器時，如果從結合表面反射的回波(結合回波)等于或小于背壁回波時，證明結果良好。見圖A1。
如果結合回波大于背壁回波，說明軸承合金與襯背間的結合沒有滿足要求，如果沒有背壁回波，只有重復的(至少三次)結合回波，這種情況表示不存在結合，見圖A2。在檢測過程中，這兩種結果都表示存在結合缺陷。
襯背又厚又小的情況下，或是使用雙晶換能器時，由于聲束分散或聲波減弱，即使結合良好，背壁回波也會小于結合回波。此時，理想結合與缺陷結合的兩個回波間高度的比率應利用標準試樣來確定。
A6.1.2根據背壁回波高度減少進行檢測，用一個標準鋼試塊對檢測設備進行校準，把試塊安裝在被測軸承上，以便得到至少兩個回波。第一回波調整到3/4的屏幕高度。橫向放大應調整到便于顯示出總壁厚，結合缺陷或襯背材料缺陷可由出現第一個背壁回波之前的中間波的位置指示出來。缺陷的嚴重程度可由背壁回波高度減低來判定。見圖A3、圖A4。比如在軸承評定過程中比較顯著的缺陷的回波高度不大于屏幕高度的50％。
A6.2無背壁回波檢測
用標準試樣(相同厚度、相同軸承合金及襯背材料)的基準回波對結合進行檢測，將基準回波調整到80％的屏幕高度。見圖A5、圖A7。當第一個結合回波比基準回波小時。見圖A6。證明結合良好。當從結合區域反射的第一回波等于基準回波時，表示存在某種結合缺陷。見圖A8，還有一誤解，即在接近結合缺陷的區域中，如果存在疏松，它往往被認為是結合缺陷。
A7結合缺陷的標定
對于等于或大于換能器直徑二分之一的結合缺陷一般都要標定。
A7.1 缺陷范圍的標定
如果可能，缺陷范圍應標出界限，通過換能器中心位置，來確定結合與非結合之間的邊界，對于孤立的點狀缺陷，用等于換能器直徑二分之一表示。
如果兩個或兩個以上的缺陷，它們之間的距離小于10 mm，該缺陷被認為是一個連續的缺陷。
對于單個缺陷來說，允許其長軸比短軸在4比1之內。
圖A1結合良好
圖A2結合不良
圖A3結合良好
圖A4結合不良
圖A5基準回聲波的調整
圖A6結合良好
圖A7基準回波的調整
圖A8結合不良
A7.2容許的缺陷
軸承結合面上容許的缺陷見表A1。
表A1
缺
陷
分
組 容許的單個 容許的總缺陷
占軸承表面2)
％
≤ 在邊緣區域中所容許的缺陷3)
缺陷
mm2
≤ 邊緣區域軸承表面
％
≤ 缺陷長度
mm
≤
A
B
C
D
E
F 0
2b1)
2b
4b
6b
6b 0
1
2
5
10
15 0
1
2
4
6
8 0
5
10
20
40
60
注：1)b為徑向軸承的寬度，推力軸承的環形寬度或分割部分的寬度。將用毫米單位所表示出b的數值代入乘積中即可得出以mm2為單位的缺陷面積。
2)關于軸承表面，軸頸軸承表面是( )πb，斜墊推力軸承，就是環形表面減去油槽。
3)在檢測軸承邊緣區域時，不要受某些缺陷(系指小于允許缺陷長度二分之一的那些缺陷)的影響。
A8標記
本附錄試驗級別及缺陷分組的標記如下：
如：試驗為2級，缺陷分組為C，則標記為GB/T 1174/T—2C。
A9試驗報告
試驗報告可通過供需雙方協商來書寫。
試驗報告應包括如下內容：
a. 滑動軸承的尺寸與材料；
b. 被測滑動軸承合金層的厚度；
c. 檢測設備；
d. 換能器的型號與尺寸；
e. 測試頻率；
f.放大率、量程；
g. 標準(基準)試樣(尺寸與材料)；
h. 在軸承表面的圖樣中標出缺陷的位置、尺寸等；
i. 測試日期、軸承制造廠。
附 錄 B
雙金屬滑動軸承 結合試驗
對于厚度不小于2 mm的軸承合金層
結合強度的測定
(參考件)
本附錄參照采用IS0 4386/2(1982年版)。
B1適用范圍
本附錄規定了測定軸承合金與襯背間的結合強度的試驗方法，襯背材料為鋼、銅合金或鑄鐵等，其上澆鑄厚度不小于2 mm的鉛基、錫基軸承合金材料。
本附錄適用于結合層生產的質量控制和對各類材料與加工方法對結合強度影響的比較性研究。
B2定義
在垂直于結合表面進行抗拉試驗的過程中，結合強度σch是最大載荷Fmax(牛頓)與試樣的結合面積A(毫米)之比。
(B1)
B3試樣準備工作
徑向滑動軸承見圖B1或軸向滑動軸承的試樣按表B1中尺寸制造。
表B1 mm
徑向軸承 徑向和軸向軸承
軸承內徑
d1 試驗表面
mm2
≈ 試樣 試驗裝置
d2±0.01 d3±0.01 d4
d5 d6
d7
d8
≤200
>200 100
200 19.58
28.82 16
24 8.1
12.1 29
38 19.7
29 15.9
23.9 M8
M12
注：對于徑向軸承，內徑d1是選擇試樣和試驗裝置尺寸的關鍵參數。對于軸向軸承，按照要求可以選擇100 mm2或200 mm2的試驗表面。
襯北
軸承金屬
試驗表面
圖B1 徑向滑動軸承的試樣
B4試驗操作
將試樣固定在試驗裝置中，試驗裝置見圖B2。試驗裝置固定在試驗機上，以大約每秒10 N/mm2的速度加載，直至試樣斷裂，從試驗機刻度盤上記下最大載荷Fmax。
試樣
圖B2試驗裝置
試驗時應注意，在靠近試樣結合處肩部的軸承內邊和外邊的0.1 mm范圍內的結合表面(參見圖B1)。在試驗過程中，不允許受試驗裝置的阻礙，應確保載荷垂直地作用于結合表面。
B5求值方法
對某一牌號的軸承合金，其結合強度隨合金層厚度增加而增加，當合金層增加到某一值時，其結合強度值保持不變，即不再隨厚度增加而增加，此時的合金厚度值稱為極限值，它是這種牌號軸承合金的特征值。此時的結合強度為絕對結合強度，見圖B3。
當低于極限厚度值，結合強度隨厚度的減少呈線性下降，此范圍內的結合強度稱為相對結合強度(參見圖B3)。
在結合表面范圍內使軸承合金層脫離襯背所需的最大載荷Fmax測得之后，按公式(B1)計算結合強度并根據下述兩條件予以評價，即：
a. 當層厚度大于或等于極限值時，所求得的值與結合強度的絕對值相當。
b. 當層厚度小于極限值時，如圖B3所示，所求得的值就是相對結合強度。
結合強度
相對結合強度
絕對結合強度
圖解值
實測值
合金層厚度
圖B3軸承合金層厚度與結合強度的關系原理圖
B6標記
在本附錄范圍內，抗拉試驗(簡稱T)按下列順序標記：
如：試驗面積為100 mm2，標記為GB/T 1174/T 100。
B7試驗報告
試驗報告可根據供需雙方協商來書寫。其內容如下：
a. 試樣數量；
b. 滑動軸承的尺寸和材料；
c. 檢測用軸承合金的厚度；
d. 檢測的表面積；
e. 試樣斷裂時的最大施加載荷；
f. 試樣斷口的描述；
g. 結合強度；
h. 試驗條件；
i. 軸承制造廠試驗日期。
附加說明：
本標準由中華人民共和國機械電子工業部提出。
本標準由機械電子工業部沈陽鑄造研究所歸口。
