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gcr15軸承鋼簡(jiǎn)介

軸承鋼是用來(lái)制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。軸承在工作時(shí)承受著極大的壓力和摩擦力，所以要求軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性，以及高的彈性極限。對(duì)軸承鋼的化學(xué)成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分嚴(yán)格，是所有鋼鐵生產(chǎn)中要求最嚴(yán)格的鋼種之一。1976年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織iso將一些通用的軸承鋼號(hào)納入國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，將軸承鋼分為：全淬透型軸承鋼、表面硬化型軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼等四類(lèi)共17個(gè)鋼號(hào)。

有的國(guó)家增加一個(gè)類(lèi)別為特殊用途的軸承鋼或合金。我國(guó)已納入標(biāo)準(zhǔn)的軸承鋼分類(lèi)方法與iso相似，分別對(duì)應(yīng)為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹耐蝕軸承鋼、高溫軸承鋼四大類(lèi)。近五十年來(lái)我國(guó)還在軸承鋼鋼種及其軸承用材料方面，如無(wú)鉻軸承鋼、中碳軸承鋼、特殊用途軸承鋼及合金、金屬陶瓷等取得了很大的進(jìn)展。高碳鉻軸承鋼gcr15是世界上生產(chǎn)量最大的軸承鋼，含碳wc為1％左右，含鉻量wcr為1.5％左右，從1901年誕生至今100多年來(lái)，主要成分基本沒(méi)有改變，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，研究工作任在繼續(xù)，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，占世界軸承鋼生產(chǎn)總量的80％以上。以至于我們所說(shuō)的軸承鋼如果沒(méi)有特殊的說(shuō)明，那就是指gcr15。

gcr15軸承鋼是一種合金含量較少、具有良好性能、應(yīng)用最廣泛的高碳鉻軸承鋼。經(jīng)過(guò)淬火加回火后具有高而均勻的硬度、良好的耐磨性、高的接觸疲勞性能。該鋼冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，對(duì)形成白點(diǎn)敏感性能大，有回火脆性。

執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

<中國(guó)gb/t18254-2002

日本jis

g4805:1991

美國(guó)astm

a295:1998

統(tǒng)一數(shù)字代號(hào):b00150

化學(xué)成分

c：0.95-1.05

mn：0.25-0.45

si：0.15-0.35

s：≤0.020

p:≤0.027

cr:1.40-1.65

熱處理

鋼棒退火，鋼絲退火或830-840度油淬。

工藝參數(shù)

1.普通退火：790-810度加熱，爐冷至650度后，空冷——hb170-2

gcr15軸承鋼

2.等溫退火：790-810度加熱，710-720度等溫，空冷——hb207-229

3.正 火：900-920度加熱，空冷——hb270-390

4.高溫回火：650-700度加熱，空冷——hb229-285

5.淬 火：860度加熱，油淬——hrc62-66

6.低溫回火：150-170度回火，空冷——hrc61-66

7.碳氮共滲：820-830度共滲1.5-3小時(shí)，油淬，-60度至-70度深冷處理 +150度至+160回火，空冷——hrc≈67

6制造方法

對(duì)軸承鋼的冶煉質(zhì)量要求很高，需要嚴(yán)格控制硫、磷和非金屬夾雜物的含量和分布，因?yàn)榉墙饘賷A雜物的含量和分布對(duì)軸承鋼的壽命影響很大。對(duì)軸承鋼的基本質(zhì)量要求就是純凈和組織均勻。純凈就是雜質(zhì)元素  及非金屬雜物要少，組織均勻是鋼中碳化物要細(xì)小，分布要均勻。夾雜物量愈高，壽命就越短。為了改善冶煉質(zhì)量，近來(lái)已采用電爐冶煉并經(jīng)電渣重熔，亦可采用真空冶煉，真空自耗精煉等新工藝來(lái)提高軸承鋼的質(zhì)量。

7用途

除做滾珠、軸承套圈等外，有時(shí)也用來(lái)制造工具，如沖模、量具。

8特性

綜合性能良好.球化退火后有良好的切削加工性能.淬火和回火后硬度高而且均勻,耐磨性能和接觸疲勞強(qiáng)度高.熱加工性能好.含有較多的合金元素 

生產(chǎn)工藝流程

50噸uhp電爐冶煉→60噸lf爐精煉→60噸vd爐真空處理→合金鋼矩形坯連鑄（260mm×300mm、180mm×220mm）→緩冷或熱送→軋材→精整→檢驗(yàn)入庫(kù)。

冶金質(zhì)量性能

為了滿(mǎn)足以上對(duì)動(dòng)軸承的性能的要求，對(duì)軸承鋼材料提出了以下一些基本的性能要求：

1）高的接觸疲勞強(qiáng)度，

2）熱處理后應(yīng)具有高的硬度或能滿(mǎn)足軸承使用性能要求的硬度，

3）高的耐磨性、低的摩擦系數(shù)，

4）高的彈性極限，

5）良好的沖擊韌性和斷裂韌性，

6）良好的尺寸穩(wěn)定性，

7）良好的防銹性能，

8）良好的冷、熱加工性能。

冶煉質(zhì)量要求

根據(jù)以上對(duì)軸承用鋼的基本要求，對(duì)軸承用鋼的冶金質(zhì)量提出以下的基本要求；

①?lài)?yán)格的化學(xué)成分要求。

一般軸承用鋼主要是高碳鉻軸承鋼，即含碳量1％左右，加入1．5％左右的鉻，并含有少量的錳、硅元素  的過(guò)共析鋼。鉻可以改善熱處理性能、提高淬透性、組織均勻性、回火穩(wěn)定性，又可以提高鋼的防銹性能和磨削性能。

但當(dāng)鉻含量超過(guò)1．65％時(shí)，淬火后會(huì)增加鋼中殘余奧氏體，降低硬度和尺寸穩(wěn)定性，增加碳化物的不均勻性，降低鋼的沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度。為此，高碳鉻軸承鋼中的含鉻量一般控制在1，65％以下。只有嚴(yán)格控制軸承鋼中的化學(xué)成分，才能通過(guò)熱處理工序獲得滿(mǎn)足軸承性能的組織和硬度。

②較高的尺寸精度要求，對(duì)于使用在高速鐓鍛機(jī)上鍛造的熱軋退火棒料，應(yīng)該對(duì)其尺寸精度有更高的要求。

滾動(dòng)軸承用鋼要求鋼材尺寸精度較高，這是因?yàn)榇蟛糠州S承零件都要經(jīng)過(guò)壓力成型。為了節(jié)省材料和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，絕大部分軸承套圈都是經(jīng)過(guò)鍛造成型，鋼球是經(jīng)過(guò)冷鐓或熱軋成型，小尺寸的滾子也是經(jīng)過(guò)冷鐓成型。如果鋼材的尺寸精度不高，就無(wú)法精確地計(jì)算下料尺寸和重量，而不能保證軸承零件的產(chǎn)品質(zhì)量，也容易造成設(shè)備和模具的損壞。

③特別嚴(yán)格的純潔度要求。

鋼的純潔度是指鋼中所含非金屬夾雜物的多少，純潔度越高，鋼中的非金屬夾雜物越少。軸承鋼中的氧化物、硅酸  鹽  等有害夾雜物是導(dǎo)致軸承早期疲勞剝落、顯著降低軸承壽命的主要原因。特別是脆性?shī)A雜物危害最大，由于在加工過(guò)程中容易從金屬基體上剝落下來(lái)，嚴(yán)重影響軸承零件精加工后的表面質(zhì)量。因此，為了提高軸承的使用壽命和可靠性，必須降低軸承鋼中夾雜物的含量。

④?chē)?yán)格的低倍組織和顯微（高倍）組織要求。

軸承鋼的低倍組織是指一般疏松、中心疏松和扁析，顯微(高倍)組織包括鋼的退火組織、碳化物網(wǎng)狀、帶狀和液析等。碳化物液析硬而脆，它的危害性與脆性?shī)A雜物相同。網(wǎng)狀碳化物降低鋼的沖擊韌性，并使之組織不均勻，在淬火時(shí)容易變形與開(kāi)裂。帶狀碳化物影響退火和淬火回火組織以及接觸疲勞強(qiáng)度。低、高倍組織的優(yōu)劣對(duì)滾動(dòng)軸承的性能和使用壽命有很大的影響，所以，在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)低、高倍組織有著嚴(yán)格的要求。

⑤特別嚴(yán)格的表面缺陷和內(nèi)部缺陷要求。

對(duì)軸承鋼而言，表面缺陷包括裂紋、夾渣、毛刺、結(jié)疤、氧化皮等，內(nèi)部缺陷包括縮孔、氣泡、白點(diǎn)、嚴(yán)重的疏松和偏析等。這些缺陷對(duì)于軸承的加工、軸承的性能和壽命有很大的影響，在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定不允許出現(xiàn)這些缺陷。

⑥嚴(yán)格的碳化物不均勻性要求。

在軸承鋼中，如果出現(xiàn)嚴(yán)重的碳化物分布不均勻，則在熱處理加工過(guò)程中就容易造成組織和硬度的不均勻，鋼的組織不均勻性對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度有較大的影響。另外，嚴(yán)重的碳化物不均勻性還容易使軸承零件在淬火冷卻時(shí)產(chǎn)生裂紋，碳化物不均勻性還會(huì)導(dǎo)致軸承的壽命降低因此，在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)不同規(guī)格的鋼材均有明確的特別要求。

⑦嚴(yán)格的表面脫碳層深度要求。

在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)鋼材表面脫碳層有著嚴(yán)格的規(guī)定，如果表面脫碳層超出標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定范圍，且在熱處理前的加工過(guò)程中又沒(méi)有將其全部清除掉，則在熱處理淬火過(guò)程中就容易產(chǎn)生淬火裂紋，造成零件的報(bào)廢。

⑧其他要求。

在軸承鋼材料標(biāo)準(zhǔn)中還對(duì)軸承鋼的冶煉方法、氧含量、退火硬度、斷口、殘余元素  、火花檢驗(yàn)、交貨狀態(tài)、標(biāo)識(shí)等有嚴(yán)格的要求。

物理性能

軸承鋼的物理性能主要以檢查顯微組織、脫碳層、非金屬夾雜物、低倍組織為主。一般情況下均以熱軋退火、冷拉退火交貨。交貨狀態(tài)應(yīng)在合同中注明。鋼材的低倍組織必須無(wú)縮孔、皮下氣泡、白點(diǎn)及顯微孔隙。中心疏松、一般疏松不得超過(guò)1.5級(jí)，偏析不得超過(guò)2級(jí)。鋼材的退火組織應(yīng)為均勻分布的細(xì)粒狀珠光體。脫碳層深度、非金屬夾雜物和碳化物不均勻度應(yīng)符合相應(yīng)有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

包裝

直徑小于20mm要打包交貨，大于20mm時(shí)可以裸裝交貨。對(duì)冷拔鋼應(yīng)涂防銹油。貨物出廠(chǎng)前應(yīng)附質(zhì)量保證書(shū)、注明鋼號(hào)、爐號(hào)、重量、規(guī)格、化學(xué)成分、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)結(jié)果。

生產(chǎn)制造方法

對(duì)軸承鋼的冶煉質(zhì)量要求很高，需要嚴(yán)格控制硫、磷、氫等含量以及非金屬夾雜物和碳化物的數(shù)量、大小和分布狀況，因?yàn)榉墙饘賷A雜物和碳化物的數(shù)量、大小和分布狀況對(duì)軸承鋼的使用壽命影響很大，往往軸承的失效就是在大的夾雜或碳化物周?chē)�產(chǎn)生的微裂紋擴(kuò)展而成。

夾雜物的含量和鋼中氧含量密切相關(guān)，氧含量越高，夾雜物數(shù)量就越多，壽命就越短。夾雜物和碳化物粒徑越大、分布越不均勻，使用壽命也越短，而它們的大小、分布狀況與使用的冶煉工藝和冶煉質(zhì)量密切相關(guān)，生產(chǎn)軸承鋼的主要工藝是連鑄以及電爐冶煉+電渣重熔工藝冶煉，還有少量采用真空感應(yīng)+真空自耗的雙真空或+多次真空自耗等工藝來(lái)提高軸承鋼的質(zhì)量。

分類(lèi)和用途

分類(lèi)：當(dāng)前世界各國(guó)所使用的軸承鋼主要有5大類(lèi)，即高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼、中碳軸承鋼。

用途：除做滾珠、軸承套圈等外，有時(shí)也用來(lái)制造工具，如沖模、量具、絲錐等。

主要生產(chǎn)地區(qū)

我國(guó)江陰興澄特鋼、東北特鋼、大冶特鋼、寶特是生產(chǎn)軸承鋼的主要產(chǎn)地。主要出口為東南亞地區(qū)和歐洲。

進(jìn)口國(guó)

我國(guó)主要從日本、德國(guó)進(jìn)口軸承鋼。

種類(lèi)

我國(guó)已生產(chǎn)高碳鉻不銹軸承鋼，主要鋼號(hào)有9cr18；滲碳軸承鋼，主要鋼號(hào)有g(shù)20crmo；鉻軸承鋼，主要鋼號(hào)有g(shù)cr15。