Les matériaux des roulements se caractérisent par un faible coefficient de frottement, une résistance à la fatigue suffisante, de bonnes propriétés de rodage et une bonne résistance à la corrosion. Les matériaux de roulement couramment utilisés comprennent les alliages de roulements (métal Babbitt), les alliages de cuivre, la métallurgie des poudres, la fonte grise et la fonte résistante à l'usure-.
Les matériaux de roulement non-lubrifiés se répartissent principalement en trois catégories : les polymères, le graphite de carbone et les céramiques spéciales.
Polymères
Les polymères, également appelés matériaux polymères organiques ou plastiques techniques, comprennent généralement les résines phénoliques, le nylon et le polytétrafluoroéthylène (PTFE). Les roulements non-lubrifiés en plastique (tels que le PTFE) résistent aux acides forts et aux alcalis faibles, et présentent une bonne intégration, une bonne réduction du frottement et une bonne résistance à l'usure. Les feuilles de PTFE sont estampées dans les joints à lèvres, les coussinets, les segments de piston et les joints destinés à être utilisés dans les convoyeurs à bande, les machines à écrire, les machines à coudre, les tourne-disques, les pompes à eau, les machines textiles et les machines agricoles.
Les polymères sont légers, isolants,-réducteurs de friction,-résistants à l'usure, auto-lubrifiants, à la corrosion-résistants, ont des processus de moulage simples et une efficacité de production élevée. Par rapport aux matériaux métalliques, leurs propriétés tribologiques sont très sensibles à la température et à l'humidité ambiantes, et leur viscoélasticité est considérablement affectée, ce qui entraîne un jeu plus important entre le coussinet et le tourillon. De plus, leur faible résistance mécanique, leur faible module élastique et leur mauvaise absorption du lubrifiant limitent la vitesse de fonctionnement et la pression du coussinet.
Carbone-Graphite
Les coussinets en carbone-graphite peuvent être utilisés dans des environnements difficiles. Plus la teneur en graphite est élevée, plus le matériau est mou et plus le coefficient de frottement est faible.
Le carbone-graphite présente généralement une bonne conductivité électrique, une bonne résistance à la chaleur, une bonne résistance à l'usure, une auto-lubrification, une bonne stabilité à haute-température, une forte résistance à la corrosion chimique, une conductivité thermique plus élevée que les polymères et un faible coefficient de dilatation linéaire. Dans des conditions atmosphériques et à température ambiante, le coefficient de frottement et le taux d'usure des surfaces chromées-sont très faibles. Ses propriétés auto-lubrifiantes et réductrices de friction- dépendent de la quantité de vapeur d'eau adsorbée, mais il perd ses propriétés lubrifiantes à très faible humidité. L'application d'un revêtement -résistant à l'usure peut améliorer la résistance à l'usure du carbone-graphite. Le carbone-graphite peut également être utilisé comme matériau de coussinet de roulement lubrifié à l'eau-.
Le graphite peut être utilisé non seulement comme lubrifiant solide et ajouté à des matériaux tels que les résines, les métaux et les céramiques pour augmenter leurs propriétés de réduction de friction-, mais également directement comme matériau de paire de friction. Les exemples incluent les roulements, les paliers lisses-hautes températures, les joints, les segments de piston et les grattoirs pour les applications-sensibles à l'huile telles que la fabrication du papier, le travail du bois, les textiles et la transformation des aliments. Le symbole de la « classe » des matériaux en graphite de carbone utilisés en génie mécanique est M, et il existe quatre séries : les matériaux en graphite de carbone, les matériaux électrographites, les matériaux composites en résine-carbone et les matériaux en graphite métallique.
Céramique
Les céramiques sont des matériaux non-métalliques fabriqués à partir de minéraux naturels inorganiques non-métalliques ou de composés artificiels par concassage, façonnage et frittage à haute-température. Ils sont constitués de nombreux petits cristaux inorganiques non métalliques - et d'une phase vitreuse. Les céramiques traditionnelles sont fabriquées à partir de minéraux naturels inorganiques non métalliques tels que l'argile, le feldspath et le quartz ; les céramiques spéciales sont fabriquées à partir de composés artificiels. Les céramiques de construction mécanique sont généralement des céramiques spéciales fabriquées à partir de composés artificiels tels que l'alumine, l'oxyde de magnésium, l'oxyde de zirconium, l'oxyde de plomb, l'oxyde de titane, le carbure de silicium, le carbure de bore, le nitrure de silicium et le nitrure de bore.
Les propriétés des céramiques sont largement déterminées par leur microstructure, notamment la taille et la distribution des grains, la composition et la teneur en phase vitreuse, ainsi que la nature, la teneur et la répartition des impuretés. Cette microstructure, à son tour, est déterminée par les matières premières, la composition et le processus de fabrication. Les caractéristiques communes de la céramique comprennent une dureté et une résistance à la compression élevées, une résistance aux températures élevées, une résistance à l'usure, une résistance à l'oxydation, une bonne résistance à la corrosion, une fragilité, une mauvaise résistance aux chocs et un manque de ductilité.
La céramique est un matériau relativement nouveau pour les coussinets non lubrifiés, en particulier le SiC et le Si3N4, qui présentent d'excellentes propriétés de résistance mécanique, de résistance à la chaleur, de résistance à la corrosion et de propriétés tribologiques.