轴承钢工艺参数轴承钢热处理轴承钢淬火20CrMnTi渗碳齿轮钢

轴承钢

简介

轴承钢是用于制造滚动轴承的滚珠，滚柱和套筒等的钢种，也可用于制作精密具，冷冲模，机床丝杠及机油泵的精密偶件。

名称：轴承钢

英文：bearing steel

概述

轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢。轴承在工作时承受着极大的压力和摩擦力，所以要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限。对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含和分布、碳化物的分布等要求都十分严格，是所有钢铁生产中要求严格的钢种。1976年标准化组织将一些通用的轴承钢号纳入标准，将轴承钢分为：全淬透型轴承钢、表面硬化型轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢等四类共17个钢号。

有的国家增加一个类别为特殊用途的轴承钢或合金。我国已纳入标准的轴承钢分类方法与相似，分别对应为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈耐蚀轴承钢、高温轴承钢四大类。近五十年来我国还在轴承钢钢种及其轴承用材料方面，如无铬轴承钢、中碳轴承钢、特殊用途轴承钢及合金、金属陶瓷等取得了很大的进展。高碳铬轴承钢GCr15是上生产大的轴承钢，含碳Wc为1%左右，含铬Wcr为1.5%左右，从1901年诞生至今100多年来，主要成分本没有改变，随着科学技术的进步，研究工作任在继续，产品不断提高，占轴承钢生产总的80%以上。以至于我们所说的轴承钢如果没有特殊的说明，那是指GCr15。

化学成分

国标、冶标、日本标准中主要钢号的化学成分见表

技术标准

轴承钢生产主要执行GB/T18254-2002标准和适应于精锻轴承用户要求的莱钢GCr15JD协议，其中GCr15JD协议要求严于GB/T18254-2002标准 ，GCr15JD要求氧含≤10ppm、中心偏析级别≤1.0级、成分控制、定尺和尺寸偏差等均严于GB/T18254-2002标准。

生产工艺流程

UHP电炉冶炼→60吨LF炉精炼→60吨VD炉真空处理→合金钢矩形坯连铸（260mm×300mm、180mm×220mm）→缓冷或热送→轧材→精整→检验入库。

冶金性能

为了满足以上对动轴承的性能的要求，对轴承钢材料提出了以下一些本的性能要求：

1）高的接触疲劳强度，

2）热处理后应具有高的硬度或能满足轴承使用性能要求的硬度，

3）高低磨性、低郸擦系数，

4）高的弹性极限，

5）良好的冲击韧性和断裂韧性，

6）良好的尺寸稳定性，

7）良好的防锈性能，

8）良好的冷、热加工性能。

冶炼要求

轴承钢

根据以上对轴承用钢的本要求，对轴承用钢的冶金提出以下的本要求；

①严格的化学成分要求。

一般轴承用钢主要是高碳铬轴承钢，即含碳1%左右，加入1．5%左右的铬，并含有少的锰、硅元素的过共析钢。铬可以改善热处理性能、提高淬透性、组织均匀性、回火稳定性，又可以提高钢的防锈性能和磨削性能。

但当铬含超过1．65%时，淬火后会增加钢中残余奥氏体，降低硬度和尺寸稳定性，增加碳化物的不均匀性，降低钢的冲击韧性和疲劳强度。为此，高碳铬轴承钢中的含铬一般控制在1，65%以下。只有严格控制轴承钢中的化学成分，才能通过热处理工序获得满足轴承性能的组织和硬度。

②较高的尺寸精度要求，对于使用在高速镦锻机上锻造的热轧退火棒料，应该对其尺寸精度有更高的要求。

滚动轴承用钢要求钢材尺寸精度较高，这是因为大部分轴承零件都要经过压力成型。为了节省材料和提高劳动生产率，绝大部分轴承套圈都是经过锻造成型，钢球是经过冷镦或热轧成型，小尺寸的滚子也是经过冷镦成型。如果钢材的尺寸精度不高，无法精确地计算下料尺寸和重，而不能保轴承零件的产品，也容易造成设备和模具的损坏。

③特别严格的纯洁度要求。

钢的纯洁度是指钢中所含非金属夹杂物的，纯洁度越高，钢中的非金属夹杂物越少。轴承钢中的氧化物、硅盐等有害夹杂物是导致轴承早期疲劳剥落、显著降低轴承寿命的主要原因。特别是脆性夹杂物危害大，由于在加工过程中容易从金属体上剥落下来，严重影响轴承零件精加工后的表面。因此，为了提高轴承的使用寿命和可靠性，必须降低轴承钢中夹杂物的含。

④严格的低倍组织和显微（高倍）组织要求。

轴承钢的低倍组织是指一般疏松、中心疏松和扁析，显微(高倍)组织包括钢的退火组织、碳化物网状、带状和液析等。碳化物液析硬而脆，它的危害性与脆性夹杂物相同。网状碳化物降低钢的冲击韧性，并使之组织不均匀，在淬火时容易变形与开裂。带状碳化物影响退火和淬火回火组织以及接触疲劳强度。低、高倍组织的劣对滚动轴承的性能和使用寿命有很大的影响，所以，在轴承材料标准中对低、高倍组织有着严格的要求。

⑤特别严格的表面缺陷和内部缺陷要求。

对轴承钢而言，表面缺陷包括裂纹、夹渣、毛刺、结疤、氧化皮等，内部缺陷包括缩、气泡、白点、严重的疏松和偏析等。这些缺陷对于轴承的加工、轴承的性能和寿命有很大的影响，在轴承材料标准中明确规定不允许出现这些缺陷。

⑥严格的碳化物不均匀性要求。

在轴承钢中，如果出现严重的碳化物分布不均匀，则在热处理加工过程中容易造成组织和硬度的不均匀，钢的组织不均匀性对接触疲劳强度有较大的影响。另外，严重的碳化物不均匀性还容易使轴承零件在淬火冷却时产生裂纹，碳化物不均匀性还会导致轴承的寿命降低因此，在轴承材料标准中，对不同规格的钢材均有明确的特别要求。

⑦严格的表面脱碳层深度要求。

在轴承材料标准中对钢材表面脱碳层有着严格的规定，如果表面脱碳层超出标准的规定范围，且在热处理前的加工过程中又没有将其全部清除掉，则在热处理淬火过程中容易产生淬火裂纹，造成零件的报废。

⑧其他要求。

在轴承钢材料标准中还对轴承钢的冶炼方法、氧含、退火硬度、断口、残余元素、火花检验、交货状态、标识等有严格的要求。

物理性能

轴承钢的物理性能主要以检查显微组织、脱碳层、非金属夹杂物、低倍组织为主。一般情况下均以热轧退火、冷拉退火交货。交货状态应在合同中注明。钢材的低倍组织必须无缩、皮下气泡、白点及显微隙。中心疏松、一般疏松不得超过1.5级，偏析不得超过2级。钢材的退火组织应为均匀分布的细粒状珠光体。脱碳层深度、非金属夹杂物和碳化物不均匀度应相应有关国家标准规定。

包装

直径小于20mm要打包交货，大于20mm时可以裸装交货。对冷拔 钢应涂防锈油。货物出厂前应附保书、注明钢号、炉号、重、规格、化学成分、检验标准及检验结果。

生产制造方法

对轴承钢的冶炼要求很高，需要严格控制、磷、氢等含以及非金属夹杂物和碳化物的数、大小和分布状况，因为非金属夹杂物和碳化物的数、大小和分布状况对轴承钢的使用寿命影响很大，往往轴承的失效是在大的夹杂或碳化物周围产生的微裂纹扩展而成。

夹杂物的含和钢中氧含密切相关，氧含越高，夹杂物数越多，寿命越短。夹杂物和碳化物粒径越大、分布越不均匀，使用寿命也越短，而它们的大小、分布状况与使用的冶炼工艺和冶炼密切相关，生产轴承钢的主要工艺是连铸以及电炉冶炼+电渣重熔工艺冶炼，还有少采用真空感应+真空自耗的双真空或+多次真空自耗等工艺来提高轴承钢的。

分类和用途

分类：当前各国所使用的轴承钢主要有5大类，即高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢、中碳轴承钢。

用途：除做滚珠、轴承套圈等外，有时也用来制造工具，如冲模、具、丝锥等。

主要生产地区

我国江阴兴澄特钢、东北特钢、大冶特钢、宝特是生产轴承钢的主要产地。

进口国

我国主要从日本、德国进口轴承钢。

种类

我国已生产高碳铬不锈轴承钢，主要钢号有9Cr18；渗碳轴承钢，主要钢号有G20CrMo；铬轴承钢，主要钢号有GCr15。

轴承钢又称高碳铬钢，含碳ωc为1%左右，含铬ωcr为0.5%-1.65%。轴承钢又分为高碳铬轴承钢、无铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、中高温轴承钢及防磁轴承钢六大类；

规格和外观

规格主要有圆钢、扁钢、钢丝，钢材表面应加工良好 。不得有裂纹、折叠、结疤和夹杂。冷拉钢表面还应光滑、干净、无氧化皮。