軸承是機械工業中常用的一種滑動機件。石墨軸承是隨著機械設備的性能要求，在金屬軸承的基礎上開發并發展起來的炭質軸承。炭質軸承有不同于金屬軸承的特性，如自潤滑、耐高溫、耐腐蝕、質輕等。隨著科學技術的發展，石墨軸承也得到了進一步的拓展，制造出了青銅石墨含油軸承、鑲嵌石墨軸承。為各種工況條件下的軸承選擇提供了更大空間，滿足了不同技術條件的要求。另外，炭復合材料軸承由于它的可設計性和特有的材料功能將是今后軸承材料的發展方向。
石墨軸承 - 潤滑基理、分類和性能分析
從碳原子結構分析石墨材料的潤滑性。石墨材料本身就存在潤滑性能，這是石墨的晶體結構所決定的。石墨的潤滑性能除晶格的特定原因有先天可供潤滑的結構外，就是水和空氣對它的良好潤滑作用的發揮。水和空氣的存在使石墨的工作面上吸附了水和氣體分子，增大了石墨互相滑動的解理面間的距離，從而減弱了它們間的結合力。
軸承有滾動軸承和滑動軸承之分，材質上又有金屬、非金屬、復合材料之別。石墨軸承多用于滑動軸承，滑動軸承又分為徑向軸承和止推軸承。文中主要對炭石墨軸承、青銅石墨含油軸承和鑲嵌石墨軸承進行分析。
石墨軸承以石墨材料為主要基材，應用于食品、飲料、紡織、化工等工業部門中的運輸機、干燥機、紡織機、潛水泵電機等軸承方面，這些部位如用油脂潤滑劑不可避免會引起污染，而石墨軸承的自潤滑性很強，耐腐蝕，可不使用潤滑油而進行長期運轉。石墨軸承的磨損與載荷、溫度和速度的平方成比例，當壓力為0--0.49MPa時，各種材質的石墨軸承均能滿足需要。為了提高制品的機械強度，特別是為了提高耐沖擊韌性，常用一些耐磨性能好的易熔金屬進行浸漬處理。浸銻石墨軸承允許的工作溫度可達500C，銻與銅對磨時不易沾著，在大負荷和快速的情況下工作，其耐磨性能可提高2--3倍。石墨材料的強度隨溫度升高而增加的趨勢一直保持到2600C左右，在高溫時強度是室溫的3倍。滑動軸承存在著兩種摩擦形式，即靜摩擦和動摩擦，一般炭石墨軸承的靜摩擦比同樣情況下的金屬軸承要小一些。普通炭石墨軸承在干運轉情況下，動摩擦系數在0.08-0.3之間，濕運轉情況下由于存在著邊界潤滑，所以動摩擦系數一般在0.01-0.1范圍內。在炭刷與換向器的摩擦中，換向器表面可產生一層褐色、深紫色、淺蘭色的薄膜，這層薄膜可起潤滑過程中的保護作用。分析可知，這層薄膜主要由兩部分組成，其一是與金屬結合在一起的金屬氧化膜和金屬氫氧化物，稱為氧化薄膜。其二是炭素薄膜，在運行過程中的炭塊上剝離下來的極其細小的炭、石墨粒子、炭塊材料中所含的不純物、空氣中浮游的塵埃以及被吸附的水分和氧所組成。由此可見，保護膜的形成可起更好的潤滑作用，但也離不開水分和氧的環境。滑動軸承具有普通機械零件之間滑動接觸的特征。除摩擦、磨損發熱外，還要有一定的機械強度。雖然可對石墨軸承材料進行浸漬處理以增強其機械強度、抗沖擊性，但在較大的載荷條件下，往往仍達不到所要求的機械強度，從而人們開始用粉末冶金方法制造青銅石墨含油軸承。
青銅石墨含油軸承采用粉末冶金法制造，在保持原有石墨軸承的主要特征外，增加了機械強度。自承重軸承一般使用鉛青銅或錫青銅/石墨基。銅/鉛/石墨軸承能耐極高的轉速。鉛、錫/銅主要用來合成鉛、錫青銅，以增加制品的機械強度。加入過量的錫和鉛是不必要的，一般加入量在5%--10%(重量)范圍，過量的鉛、錫將顯著降低制品的機械強度。
粉末冶金法制造青銅石墨含油軸承采用銅粉/石墨粉，經混合、壓型、燒結而成，選用呈樹狀結構的電解銅粉，其最大特點是經高溫燒結之后能使軸承具有均勻的網體結構和開放性孔穴。潤滑油可充滿軸承所有孔穴，并和軸承中的固體潤滑劑--石墨形成潤滑性能很高的石墨膠體潤滑劑。當機械運轉時，軸承因摩擦升溫而膨脹導致孔穴容積縮小，加之潤滑油亦因受熱膨脹而溢出，起到了對軸與軸承間潤滑作用。當停止運轉后，溫度降低孔穴和潤滑油恢復原來狀態，油便被重新吸入孔穴，從而形成了自動潤滑現象。在萬一油量不足的情況下，石墨也可以單獨地擔當起潤滑作用，仍可保持軸承有較低的摩擦系數和較好的耐磨性能。隨著軸承載荷要求的進一步提高，青銅石墨含油軸承也難達到要求，隨后人們又開發出了鑲嵌石墨軸承。
鑲嵌石墨軸承的制造是以金屬材料為基體，它的機械強度基本取決于采用的金屬材質的機械性能，石墨作為一種固體潤滑材料鑲嵌在軸承的摩擦面金屬基體上，用于軸承工作狀態下的潤滑材料，但石墨也有含油效果。石墨的鑲嵌可采取二種方法，一種是熔融金屬液澆鑄法，另一種是在金屬基材上先按照一定的排列方式加工一些孔洞，然后將固體潤滑劑嵌入其中，鑲嵌石墨軸承的抗壓強度、抗折強度、熱膨脹系數一般取決于基體金屬材質。但鑲嵌石墨軸承的強度大大提高，可在重載荷下運行。
