滚动轴承钢的开发与应用

目录

1 轴承钢的概述 (2)

1.1 轴承钢的诞生与特性 (2)

1.2 轴承钢的分类与应用 (2)

1.2.1 轴承钢的分类 (2)

1.2.2 四大类轴承钢的应用范围 (3)

2 轴承钢的生产与开发 (3)

2.1 生产技术及工艺要求 (3)

2.2应用轴承钢的开发 (4)

2.3 轴承钢的发展展望 (4)

参考文献 (5)

1 轴承钢的概述

滚动轴承钢是用来制造滚动轴承的滚动体（滚珠、滚柱、滚针）、内外套圈等的专用结构钢，通常在淬火状态下使用。从化学成分上看它属于工具钢，所以也用于制造精密量具、冷冲模、机床丝杠等耐磨件。由于其生产要求十分高，世界公认轴承钢的冶炼水平代表着一个国家的冶金水平，因此，轴承钢也被称为是“特钢之王”。

1.1轴承钢的诞生与特性

高碳铬轴承钢于1901年首先出现于欧洲。1913年美国将其列为标准钢种。70多年来，各国发展出许多提高轴承钢纯洁度和改善碳化物不均匀性的新工艺，真空脱气、炉外精炼等技术已广泛应用于轴承钢生产，并以轴承钢管材制造套圈，进一步提高了钢材利用率和轴承寿命。中国于1951年开始生产轴承钢材料。

经过100多年的努力，国际上轴承钢已发展成标准系列化，按用途可分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢等轴承。

轴承转动时承受很高的交变应力，滚动体与内外圈之间的接触应力大，同时又工作在润滑剂介质中。因此，滚动轴承钢具有高的抗压强度和接触疲劳强度，足够的的韧度、淬透性，高的硬度、耐磨性和耐蚀性，钢的内部组织、成分均匀，热处理后有良好的尺寸稳定性。常用的滚动轴承钢是含碳0.95%～1.10%、含铬0.40%～1.65%的高碳低铬轴承钢，如GCr6、GCr9、GCr15等。

1.2轴承钢的分类与应用

1.2.1轴承钢的分类

1976年国际标准化组织ISO将一些通用的轴承钢号纳入国际标准，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。

我国的轴承钢分为两类：

1、铬轴承钢最具代表性的高碳铬轴承钢GCr15是世界上生产量最大的轴承钢，含碳Wc为1%左右，含铬量Wcr为15%左右，从1901年诞生至今100多年来，主要成分基本没有改变，随着科学技术的进步，研究工作任在继续，产品质量不断提高，占世界轴承钢生产总量的80%以上。由于淬透性不很高，多用于制造中小型轴承，也常用来制造冷冲模、量具和丝锥等。

2、添加Mn、Si、Mo、V的轴承钢在铬轴承钢中加入Si、Mn，可提高淬透性，如GCr15SiMn钢等，多用于制造大型轴承。为了节约Cr,加入Mo、V，可得到无铬轴承钢，如GSiMnMoV ，GSiMnMoVRE等，其性能与GCr15相近。

我国已纳入标准的轴承钢分类方法与ISO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。

1.2.2四大类轴承钢的应用范围

1、高碳铬轴承钢轴承行业GCr15、GCr15SiMn两种钢被广泛应用，GCr15被大量用于制造汽车、坦克、飞机等所使用的发动机轴承机床电机等所使用的主轴轴承以及铁路车辆、矿山机械、通用机械轴承。GCr15SiMn、GCr15SiMo主要用来制造壁厚比较大的轴承。GCr4及GCr18Mo被用来制造铁路客货车、矿山及冶金机械等轴承。

2、渗碳轴承钢G20CrNiMo主要用作汽车轴承等耐冲击、耐磨损零件的材料及汽车、拖拉机齿轮以及亚伦钻头的牙爪和牙轮体。G20Cr2Mn2Mo 主要用于制造高冲击负荷条件下工作的特大型和大、中型轴承零件，如轧钢机轴承的套圈和滚动体。

G20CrNi2MoA用于制造承受冲击较大的轴承，如轧机、重型车辆、铁路机车等。

3、不锈耐蚀轴承钢G95Cr18用来制造在腐蚀环境和无润滑强氧化气氛中工作的轴承，例如船舶、化工、石油机械轴承，航海仪表轴承等。G95Cr18也可用来作为耐蚀高温轴承钢使用，但使用温度不得超过250℃。此外还可用于制作高质量的刀具（如医用手术刀等）。G102Cr18Mo用于制造要求耐腐蚀、高温下抗氧化的轴承以及蒸汽、水、海水、蒸馏水和硝酸等腐蚀介质中工作的防锈轴承。如水坝闸门及水利机械轴承、海洋船舶轴承、化工和石油机械轴承等。

4、高温轴承钢主要用于于核动力系统、喷气式发动机以及燃气轮机等部件。

2 轴承钢的生产与开发

2.1 生产技术及工艺要求

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质量协议，其中GCr15JD协议质量要求严于GB/T18254-2002标准，

GCr15JD要求氧含量≤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。

对于原材料，有严格的化学成分要求、高纯净度要求，严格的低倍组织和显微组织、碳化物不均匀性控制要求，特别严格的内部缺陷和表面缺陷控制、表面脱碳层控制要求，高精度的尺寸要求。

对于热处理，有严格的热处理规范、显微组织要求，比较严格的硬度及均匀性要求，严格的裂纹、脱碳及软点、变形等控制要求

生产轴承钢的现在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，还有少量采用真空感应+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质量。

2.2应用轴承钢的开发

轴承钢的开发方向与其应用环境紧密相关。

如耐异物环境下应用的轴承钢：用于汽车的变速器和差动器的轴承中，由于油中混入异物（淤泥、切削粉末），一旦这种异物咬入轴承滚动面便产生压痕引起滚动面的早期剥落，为此开发耐异物轴承钢。通过提高表面的残留奥氏体量、提高表面硬度或基体的韧性可改善混入异物环境下的轴承使用寿命。开发的添加超过2％的Mn的耐异物轴承用钢在调质状态下的残留奥氏体量高，在异物混入条件下显示出与在清洁油中一样的优异的滚动疲劳寿命，已明确其具有渗碳氮化处理钢同等的优异的耐异物寿命。

再如高温下应用的轴承钢：随着汽车发动机的输出功率的不断提高以及产业机械高速化和封闭化，轴承使用的环境温度上升。希望开发出在473～523K温度下保持性能的轴承。在这种温度范围下，如果使用实施了调质处理,其硬度就会降低，滚动寿命特性变差。另一方面，虽然用于喷气发动机等的析出硬化型合金钢—M50在同一温度范围具有充分的滚动寿命，但是该合金含有10％左右的Cr、Mo、V等合金元素，所以材料的成本高，热处理也复杂，缺少通用性。对合金元素对淬火硬度与回火硬度的影响进行了调查，为提高淬火硬度可利用C元素，为改善抗回火软化可利用Si元素。因此，开发了增加C和Si的含量以防止高温下的硬度降低、通过添加Ni元素保持滚动特性的材料作为高温轴承用钢。

通过对轴承钢中各元素含量的调整，开发出来的钢种数量的日益增加，轴承钢的应用范围越来越广。

2.3轴承钢的发展展望

随着世界产业结构的变化，轴承钢的发展主要是两个方向，一是发展超高纯洁度的高碳铬轴承钢，二是以低成本为目标的轴承钢，如低铬轴承钢等。

1、对于高碳轴承钢来讲，主要是提高钢材的纯洁度和钢中碳化物的均匀分化。

氧化物夹杂是轴承钢中最具危害性的，对疲劳破坏有显著地影响。含氧量越高，不仅造成衍化物夹杂数量增多，而且氧化物夹杂尺寸增大，偏析严重，夹杂级别增高，对疲劳寿命的危害也就加剧。当下，冶金材料工作者正在为钢中氧含量接近2~3μg/g这样的极限值而努力。

另一个体现钢清洁度的是钢中钛含量的水平。实验表明，钛含量从40μg/g降到10μg/g，能使寿命提高约2倍。目前人们希望轴承钢中钛含量在6μg/g以下。除控制高纯度钢水中的非金属夹杂物的数量之外，还需控制气形态与分别。

在钢中碳化物的控制方面，通过控轧或轧后快冷基本消除了高碳铬轴承钢网状碳化物，获得了合适的预备组织。在这缩短球化退火时间、细化碳化物、提高疲劳寿命等方面都取得了适用性效果。

2、渗碳轴承钢和中碳轴承钢，除了提高纯洁度外，为满足用户特殊环境下的长寿化的需求，要开发特殊工况条件下的新钢种。

3、不锈轴承钢，主要是致力于耐蚀性和耐热性的多用途化条件下的马氏体不锈钢的开发。

4、对于高温轴承来讲，重点是航空、宇航等高温用轴承钢的开发。另一方面，现有的高温轴承钢系中的高碳高温不锈钢、高速钢全都因合金元素含量高而价格昂贵，特别是高速钢类高温轴承钢的车削、磨削加工一集热处理都给轴承制造带来一定困难。为此，美国研制出一种性能良好的渗碳高温轴承钢。这种钢的退火硬度HB不大于192，可直接在最佳淬火温度1149℃下渗碳，而获得最快的渗碳效果。开发渗碳高温轴承钢钢种无疑可以解决资金问题。

轴承钢的相关技术已达到成熟水平。发达国家把轴承钢生产和研究的重点放在高效率、优质量、低成本上，采用高速度、高质量的准也生产线制造轴承钢。中国已成为轴承钢制造大国，但质量明显低于发达国家水平。差距存在的原因主要可归结为轴承钢标准内容较落后，工艺技术和装备水平参差不齐两个方面。针对国产轴承钢仍处于“高不成低不就”的状态，在瞄准研发高档轴承钢或其他材料的同时，我们更应把注意力回归到切实提高普通轴承钢的材质水平上来。量大面广的普通轴承钢的材质达到国际同类产品水平，对于国产轴承在整体上真正形成市场竞争力和良好品牌形象才更具有普遍和现实意义，同时也才具备向中高端市场挺近的基础。

参考文献

[1]杨晓蔚，对轴承钢的一般认识和深入认识[J]，轴承，2012年9期：54~58

[2]虞明全，轴承钢钢种系列的发展状况[J],上海金属，2008年03期：49~54

[3] 《钢铁材料手册》总编辑委员会，钢铁材料手册第9卷---轴承钢[M]，北京：中国标准出版社，2004

[4]钟顺思王昌生，轴承钢[M],北京：冶金工业出版社，2000

轴承钢的生产现状与发展

轴承钢的生产现状与发展 1 前言 滚动轴承是重要的机械基础件，在宇航、军工、机械制造、铁路运输以及汽车制造等行业中应用十分广泛。它在很大程度上决定了装备的精度、性能、寿命与可靠性。轴承钢是重要的特钢品种，其纯净度和组织均匀性是影响轴承寿命的重要因素。含1.0%C、1.5%Cr的GCr15滚珠轴承钢是专用钢中质量要求最为苛刻的钢种，该钢种是19世纪末发明的，100年来，成分基本没变化，而质量提高了很多，它是发达国家中在生产、科研方面投入人力、物力最多的钢种，一向被认为是高质量钢的代表。其冶炼方法，从30~40年代传统的酸性平炉、碱性平炉、碱性电弧炉单炼，60年代的钢包滴流脱气法和真空循环脱气法(RH)精炼，发展到今天的综合炉外精炼工艺(LF+RH、LF+VD等)，使钢中氧含量及其它有害元素的含量大幅度降低，疲劳寿命猛增，例如瑞典SKF公司是世界公认的轴承及轴承钢生产“王国”，质量居全球之冠，它们80年代创建的SKF-MR法(MR是熔炼加精炼的意思)，使轴承钢的氧含量达到10×10－6以下，日本山阳特殊钢公司从60年代起经过整整30~40年的努力，到80年代末，最终形成了90tEAF-LF-RH-CC工艺生产轴承钢，氧含量达到5.0×10－6左右。 经过几十年的发展，中国目前不仅已经成为轴承钢生产大国，形成了几条轴承钢生产工艺路线，即EF＋LF＋VD、EF＋V AD、EF＋吹氩或喂丝工艺路线等，年产轴承钢80万吨左右（日本60万吨、瑞典70万吨），基本能满足国内市场的需求，并有少量出口；而且其内部质量也接近或达到国际水平，如氧含量降到了10×10－6左右。但是国产轴承钢与瑞典SKF、日本山阳等先进厂家相比还存在一定差距，主要表现在以下三个方面：一是钢中微量杂质元素含量偏高；二是表面质量差(包括尺寸精度、表面裂纹和脱碳等)；三是内部质量不稳定，波动范围大。 2 轴承的工作环境及对轴承钢的性能要求 2.1工作环境 轴承是由内、外套圈、滚动体（滚珠、滚柱或滚针）和保持器四部分组成，除保持器外，其余都是由轴承钢组成。当轴承工作时，轴承内、外套圈，轴承滚动体间承受高频、变应力的作用。轴承的工作条件十分复杂。载荷集中作用在滚动体的很小面积上。理论上讲对于滚珠，作用在一点上；而对于滚柱则作用在一条线上，并且滚动体与套圈间接触面积也很小（呈点/线接触），因此轴承零件在工作时，其滚动体和套圈表面的单位面积上要承受很大的压力，一般高达1500－5000N/mm2；轴承旋转时，还要承受离心力的作用，作用力随转速的增加而增大；滚动体和套圈间不仅存在滚动，而且还有滑动，所以在滚动体与套圈之间还存在着摩擦。在以上几种力的综合作用下，在套圈或滚动体的表面上抗疲劳强度低的部位首先产生疲劳裂纹，最后形成疲劳剥落，使轴承破损失效。轴承正常的破损形式是接触疲劳损坏，常见的还有塑性变形、压痕、磨损、裂纹等。

滚动轴承零件的热处理(必学)

滚动轴承零件的热处理 品种之多,至今已有6万多个,结构上一般为外套,内套,滚动体,保持架和润滑油等组成.滚动轴承多数为高载荷(球轴承的接触应力达4900MPa,滚柱轴承接触应力达2940MPa)下运行,在套圈和滚动体接触面上承受交应力,高转速(d/V值2.5X106mm.r/min).长寿寿命条件下服役.其失效的主要形式是疲劳剥落,磨损,断裂等.因此,要求滚动轴承用钢应具有:高的硬度,高的搞疲劳性能,高的耐磨性,一定的韧性,良好的尺寸稳定性和冷热加工性能等.最终表面为使用寿命长和高的可靠性. 通常套圈和滚动体均采用高碳铬轴承钢,长期实践证明,它是制造滚动轴承的最佳钢种,GCR15钢占滚动轴承用量90%以上.在外套带安装挡边和高冲击载荷下,工作的滚动轴承采用合金渗碳钢,它主要含有铬镍钼等元素.渗碳钢在表面层深度范围内渗碳,形成表面硬化层,而中心部硬度低,形成表面高硬度而心部具有高的韧性,适用于承受冲击载荷条件轴承,如轧机轴承等. 钢中非金属夹杂,易形成早期疲劳剥落,所以高纯度轴承钢(真空感应+真空自耗冶炼),制造高可靠性,长寿命,高精度轴承,如航空发动机主轴轴承,高精度陀螺轴承和高精密(P2,P4级)机床主轴轴承等.对于在化工,航空,原子能,食品,仪器,仪表等现代工业所用滚动轴承还需具有耐腐蚀,耐低温(-253度),耐高渐,搞辐射和防磁等特性.因此,滚动轴承用材料种类较多,常用滚动轴承钢与合金及应用范围见表4-1

4.4.2冲压滚针套等零件的热处理 用08,10,15CrMo,20CrMo钢制冲压成HK型,BK型滚针套,垫圈,保持架和罩等.该类零件要求具有一定强度,较好耐磨性.因此对零件表面需进行表面硬化,如碳氮共渗,渗碳和氮碳共渗等. 4.4.2.1冲压滚针套的C-N共渗热处理 1.冲压滚针套碳氮共渗(或渗碳)直接淬火并回火后的表面硬度和心部硬度按表4-81的规定执行. 表4-81碳氮共渗(或渗碳)直接淬火并回火后的表面硬度和心部硬度

轴承钢的热处理工艺及参数和发展

轴承钢热处理工艺参数 时间：2010-06-14 08:59:46 来源：机械社区作者：

时间：2010-04-19 16:29:25 来源：中国金属加工在线作者：轴承钢是质量要求很严格的钢类。目前对轴承钢提出的要求有：用户免加工和检查、提高质量、规格细化和提高尺寸精度等，而且，对这些要求的重要程度越来越高。为满足这些要求，JFE制钢使用了各种保证产品质量和进行精加工的设备生产轴承钢。这些设备与新开发的提高质量的技术相结合，可以生产尺寸范围宽、质量高、附加值高的热处理和热轧轴承钢。 JFE轴承钢制造技术的特点是： 1）表面质量精细加工和质量检查体系 用对钢坯进行火焰清理和将连铸坯轧制成小型圆坯的方法，均匀去除表面瑕疵、皮下夹杂物和脱碳层。对质量要求特别高的材料，实施钢坯扒皮作业高度清除缺陷。为保证小型圆坯的表面质量，用自动涡流探伤仪和磁粉探伤仪进行检查；对内部缺陷，用圆坯全断面超声波探伤仪检测内部孔隙和夹杂物。 2）轴承钢的精细制造技术和质量保证 在线材-棒材厂，在棒材轧制线上增设线材轧制线，进行联合轧制。对棒材和线材都采用4辊精轧机进行精轧，棒钢的尺寸精度在0.01mm以下，用户可以省略扒皮和拉拔加工。对线材可进行自由尺寸轧制，并可以生产Φ4.2mm的小尺寸线材。由于把线材已经轧制到锻造的尺寸，所以用户可以省略拔丝、热处理和表面处理工序。 3）提高钢的洁净度 近年来，JFE制钢为了提高钢的洁净度，采用了PERM（加减压精炼）、LF（炉外精炼炉）对钢的生产工艺进行了改进。PERM法是在转炉冶炼时，使氮、氢等气体溶解在钢中，然后，用RH炉（真空脱气）迅速减压，使钢中产生气体，利用这种气体捕捉并排除钢液中的夹杂物。 JFE制钢还在2008年新建LF炉，大大提高了夹杂物的去除能力。采用上述工艺和设备的效果是：与原有工艺相比，夹杂物个数预测指数减少34%、夹杂物最大直径指数减少29%、夹杂物最大直径指数分布的标准偏差减少了73%。 由于采用了具有上述特点的制造技术，JFE制钢今后将继续向用户 轴承钢资料 时间：2010-08-17 11:44:25 来源：热加工行业论坛作者：轴承钢全名叫滚动轴承钢，具有高的抗压强度与疲劳极限，高硬度，高耐磨性及一定韧性，淬透性好，对硫和磷控制极严，是一种高级优质钢，可做冷做摸具钢。 比重：7.81 (一)轴承钢锻造温度

滚动轴承的热处理工艺设计

攀枝花学院 学生课程设计（论文） 题目：滚动轴承的热处理工艺设计 学生姓名： 学号： 所在院(系)：材料工程学院 专业：级材料成型及控制工程 班级：材料成型及控制工程一班 指导教师：职称：讲师 2013年12月15日 攀枝花学院教务处制

攀枝花学院本科学生课程设计任务书 题目滚动轴承的热处理工艺设计 1、课程设计的目的 使学生了解、设计滚动轴承的热处理工艺，融会贯通相关专业课程理论知识，培养学生综合运用所学知识、分析问题和解决问题的能力。 2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等） 内容： （1）明确设计任务（包括设计的技术要求） （2）绘出热处理件零件图 （3）给出设计方案 （4）写出设计说明 （5）设计质量检验项目 （6）设计热处理工艺卡片 （7）滚动轴承的热处理缺陷及预防或补救措施 要求： （1）通过查找资料充实、完善各项给定的设计内容。 （2）分析热处理过程中可能出现的缺陷，针对这些缺陷提出预防措施或补救措施。 （3）提交设计说明书（报告），2千字以上。报告格式请参照“毕业论文（设计）”格式。 3、主要参考文献 [1] 夏立芳主编. 金属热处理工艺学. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2005 [2] 中国机械工程学会热处理分会．热处理工程师手册［Ｍ］．机械工业出版社．2003．第一版. [3] 张玉庭主编．热处理技师手册［Ｍ］．机械工业出版社．2006．第一版 [4] 中国机械工程学会热处理学会．热处理手册［Ｍ］．机械工业出版社．2003．第三版. 4、课程设计工作进度计划 第十六周：对给定的题目进行认真分析，查阅相关文献资料，做好原始记录。 第十七周：撰写课程设计说明书，并进行修改、完善，提交设计说明书。 指导教师（签字）日期年月日 教研室意见： 年月日 学生（签字）： 接受任务时间：年月日 注：任务书由指导教师填写。

轴承钢牌号化学成分及标准对比

调研报告内容： 1、概述（研究目的与意义） 2、该产品研究国内外研究与发展现状（发展过程、现状及发展前景） 3、技术、市场分析（重点介绍） 3.1国内生产现状 （包括主要生产厂家、各厂家生产该产品采用的生产工艺流程、生产设备、 关键技术、生产规格、执行标准或技术条件、产品产量和质量状况、现有及潜在用户、市场占有情况等）（重点介绍） 3.2市场分析 （包括现有和潜在市场容量、产品规格、售价、利润情况、主要品种、主要目标用户及加工工艺、技术质量要求等） （重点介绍） 4、可行性分析 莱钢开发生产该产品的必要性和可行性分析（主要分析莱钢现有装备和工艺条件是否满足、产品利润预测等） 5、其它： 特殊要求品种需要介绍一下钢种定义、性能特点、主要用途、用户个性化要求等）1、概述（研究目的与意义） 作为合金钢的一种, 轴承钢包括高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高温轴承钢、不锈轴承钢及特殊工况条件下应用的特殊轴承钢。目前,我国轴承钢总产量已达220万t 左右,其中高碳铬轴承钢约占轴承钢总产量的90%以上。轴承钢是所有合金钢中质量要求最严格、检验项目最多、生产难度最大的钢种之一，主要用于制造滚动轴承。世界公认轴承钢的生产水平是一个国家冶金水平的标志。对于一个企业来说，轴承钢的生产水平也是一个企业冶金水平的标志，纵观国际及国内的知名特钢生产企业，无一不将轴承钢特别是高标准轴承钢作为其产品调整、发展战略的一个重要目标。我国的一些知名特钢

生产企业如:兴澄特钢、东北特钢、上海宝钢特钢生产的轴承钢具有品质高（通过国际知名轴承公司SKF、FAG、Timken 认证），产量大（年产量基本维持在30-50 万吨的水平）等特点。 莱钢特钢作为一个老牌特钢生产企业，目前轴承钢生产只能按国内标准生产，档次低、品种单一、产量低（年产量在1 万吨左右），与国际、国内的知名特钢生产企业相比差距明显。根据现有装备和生产水平，开发高品质轴承钢，并适当扩大产量不仅对于进一步调整、优化企业产品结构，提高莱钢特钢产品的附加值及经济效益，增强市场竞争能力具有重要意义，而且有利于提升企业的知名度。2、轴承钢研究国内外研究与发展现状（发展过程、现状及发展前景） 2.1国内外轴承钢钢种系列发展状况 轴承用钢的质量是所有合金钢中要求最严格、检验项目最多的钢种。世界公认轴承钢的水平是一个国家冶金水平的标志。随着科学技术迅猛发展，轴承钢使用条件日益恶劣，对轴承提出了非常苛刻的要求。由于轴承的工作环境、使用条件不同, 除了大量生产高碳铬轴承钢外, 还发展了渗碳轴承钢、中碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢等系列钢种。 高碳铬轴承钢是轴承钢的代表钢种, 各国对之都有专用的技术标准。例如, ISO/FDIS683-17 中纳标的高碳铬轴承钢钢种有: 100Cr6、100CrMnSi4-1、100CrMnSi6-4、100CrMnSi6-6、 100CrMo7、100CrMo7-3、100CrMo7-4、100CrMnMoSi8-4-6。美国的ASTMA 295 的高碳铬轴承钢包括:52100 、5195、UNSK1952、6 1070M、5160。此外,美国对高淬透性的高碳铬轴承钢, 有专用标准 ASTM A485,其包括的钢种有: Grade1~Grade4、100CrMnSi4-4 、100CrMnSi6-4 、 100CrMnSi6-6、100CrMo7、100CrMo7-3、100CrMo7-4、100CrMnMoSi8-4-6。中国的高碳铬轴承钢（GB/T18254-2002）包括的钢种有: GCr15 、GCr15SiMn、GCr4、GCr15SiMo、GCr18Mo。 渗碳轴承钢的表面经渗碳处理后具有高硬度和高耐磨性,而心部仍有良好的韧性, 能承担较大的冲击。这类钢的最高使用温度也一般在200℃以下。这类钢在美国的产量约占轴承钢总产量的30%,在中国仅占3%左右。ISO/FDIS683-17 中纳标的渗碳轴承钢钢种有20Cr3、20Cr4、20MnCr4-2、17MnCr5、19MnCr5、15CrMo4、20CrMo4、20MnCrMo4-2、20NiCrMo2、20NiCrMo7、18CrNiMo7-6、16NiCrMo16-5。 美国的ASTM A534的渗碳钢标准中,除了覆盖ISO/FDIS683-17的所有钢种外, 还包括:4118H、4320H、4620H、4720H、4817H、4820H、5120H、8617H、8620H和9310H。中国的渗碳轴承钢标准GB/T3203-82中的钢种有: G20CrMo、G20CrNiMo、G20CrNi2Mo、G20Cr2Ni4、 G10CrNi3Mo、G20Cr2Mn2M。oG20CrMo钢经渗碳、淬回火后, 表层具有较高硬 度和耐磨性,达到轴承材料基本要求。心部硬度较抵,有较好的韧性,适用于制作受冲击负荷的零部件。另外还具有较高的热强性。它与美国的4118H相近似。G20CrNiMo钢经渗碳或碳氮共渗后具有明显优于GCr15钢的接触疲劳寿命, 表面耐磨性与GCr15钢相近。心部有足够的韧性。该钢具有良好的淬透性。它是制作耐冲击负荷轴承的良好钢种, 它与美国的8620H相近。G20CrNi2Mo钢具有中等表面硬化性, 它比G20CrNiMo钢具有更好的淬透性和高的

滚动轴承零件的热处理(必学)

滚动轴承零件的热处理(必学)

滚动轴承零件的热处理 品种之多,至今已有6万多个,结构上一般为外套,内套,滚动体,保持架和润滑油等组成.滚动轴承多数为高载荷(球轴承的接触应力达4900MPa,滚柱轴承接触应力达2940MPa)下运行,在套圈和滚动体接触面上承受交应力,高转速(d/V值2.5X106mm.r/min).长寿寿命条件下服役.其失效的主要形式是疲劳剥落,磨损,断裂等.因此,要求滚动轴承用钢应具有:高的硬度,高的搞疲劳性能,高的耐磨性,一定的韧性,良好的尺寸稳定性和冷热加工性能等.最终表面为使用寿命长和高的可靠性. 通常套圈和滚动体均采用高碳铬轴承钢,长期实践证明,它是制造滚动轴承的最佳钢种,GCR15钢占滚动轴承用量90%以上.在外套带安装挡边和高冲击载荷下,工作的滚动轴承采用合金渗碳钢,它主要含有铬镍钼等元素.渗碳钢在表面层深度范围内渗碳,形成表面硬化层,而中心部硬度低,形成表面高硬度而心部具有高的韧性,适用于承受冲击载荷条件轴承,如轧机轴承等. 钢中非金属夹杂,易形成早期疲劳剥落,所以高纯度轴承钢(真空感应+真空自耗冶炼),制造高可靠性,长寿命,高精度轴承,如航空发动机主轴轴承,高精度陀螺轴承和高精密(P2,P4级)机床主轴轴承等.对于在化工,航空,原子能,食品,仪器,仪表等现代工业所用滚动轴承还需具有耐腐蚀,耐低温(-253度),耐高渐,搞辐射和防

磁等特性.因此,滚动轴承用材料种类较多,常用滚动轴承钢与合金及应用范围见表4-1 表4-1 常用滚动轴承用钢与合金及应用范围 类别统 一 数 字 代 号 牌号 材料 规格 供应 状态 应用范围 最高 工作 温度 采用 标准 高 碳铬轴承钢B00 040 GCr4 圆钢, 热轧 或锻 制,不 退火 它适用于套圈壁 厚>14mm,用TSH 表面淬火后可获 得最佳强韧化效 果,表面硬度为 60-64HRC,中心 硬度为 35-45HRC,晶粒 细化,表面呈压 应力 应用于承受冲击 载荷工况条件下 的轴承,如铁路 轴承,大型转盘 轴承 工作 温度 <120 GB/T1 8254- 2000

滚动轴承钢的分类,特性用途,性能和化学成分

滚动轴承钢 滚动轴承钢按使用特点可分为：高碳铬轴承钢（全淬透型轴承钢）、渗碳轴钢（表面硬化型轴承钢）、不锈轴承钢和高温轴承钢四大类。 一、高碳铬轴承钢 1．高碳铬轴承钢的牌号、特性及及用途 高碳铬轴承钢具有高的接触疲劳强度和耐磨性能，许多牌号属全淬透型钢，如GCr15 GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo。但由于有的轴承需要心部具有良好韧性而表面需要高硬度，因而又发展出限制淬透性轴承钢，如GCr4。 ①GCr15（全淬透型钢）GCr15是高碳铬轴承钢的典型钢种，在淬火、回火后有高的硬度、 耐磨性和接触疲劳强度。其热加工性能和可加工性良有好，淬透性适中，但焊接性差。 GCr15的白点敏感性大，但当采用真空脱气精炼的轴承里，此缺陷可消除。用于制造壁厚≤12mm、处径≤250mm的滚动轴承套圈，或制造直径≤22mm的圆锥、圆柱、球面滚子及全部尺寸的滚针。也可用于制造模具、量具和木工刀具及高弹性极限、高疲劳强度的机械零件。 ②GCr15SiMn（高淬透型钢）在GCr15钢的基础上提高硅、锰含量，因而淬透性、弹性极 限、耐磨性均比GCr15好。由其制作的滚动轴承件的使用温度不宜超过180℃。用于制造壁厚>12mm、外径>120mm的滚动轴承套圈、直径>50mm的钢球及直径>22mm的圆锥、圆柱、球面滚子及全部尺寸的滚针。其他用途与GCr15相同。 ③GCr15SiMo（高淬透型钢）在GCr15基础上增加含硅量，添加了钼。其淬透性高，耐磨 性好，疲劳强度高、综合性能良好。适于制造大尺寸范围的滚动轴承套圈及钢球、滚柱等。 ④GCr18Mo（高淬透型钢）在GCr15基础上加入质量分数0.15%~0.25%的钼，并提高了含 各量，因而淬透性、耐磨性均提高警惕。可进行下贝氏体等温淬火，达到与马氏体淬火相近的硬度和耐磨性，而且钢的冲击、断裂韧度和抗弯强度都得到提高，因而提高了钢的综合力学性能和寿命。可制造壁厚达20mm的滚动轴承套圈，其滚动轴承件的尺寸范围也扩大。 ⑤GCr4（限制淬透型钢）GCr4是低淬透性滚动轴承钢，用体积感尖加热、表面淬火回火 后，具有GCr15全淬透型轴承钢和低碳合金渗碳钢的性能。淬火后表面硬度高，表面耐耐性好，抗疲劳性能好，心部硬度只有35~40HRC，韧性好、抗冲击。主要用于制造各种尺寸、受载荷不大的滚动轴承套圈及滚子。 2．高碳铬滚动轴承钢的化学成分及力学性能 高碳铬滚动轴承钢的化学成分 高碳铬滚动轴承钢的力学性能

轴承钢概况及质量检测

轴承钢概况及质量检测 轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢种。轴承在工作时承受着极大的压力和摩擦力，因此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；另外，对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格。轴承钢是所有钢铁生产中要求最严格的钢种之一。轴承钢按不同的用途可分为若干种类，但目前比较常用的为高碳铬轴承钢GCr15。高碳铬轴承钢GCr15是世界上生产量最大的轴承钢，含碳为1%左右，含铬量为1.5%左右。轴承钢的性能要求众所周知，在各种运输车辆、机床、传动机械以及其他高速转动的机械中，轴承是不可缺少的零部件，而轴承钢就是用来制造各种滚动轴承的专用钢种。轴承钢的材料特性主要表现在以下方面：由于轴承钢的含碳量较高，钢锭浇铸及冷却时容易产生碳和铬的偏析，所以轴承钢钢锭开坯前应进行高温保温或扩散退火；轴承钢的导热性差，在加热时要防止炸裂；轴承钢在加热过程中容易产生脱碳、过热和过烧现象；轧后缓慢冷却时有明显的网状碳化物析出；在终轧温度低于800℃时，易产生带状碳化物。滚动轴承的工作条件极为复杂，承受着各种高的交变应力，如拉力、压力、剪力和摩擦力等。基于对轴承工作条件和破坏情况的分析，对轴承钢的性能要求主要有：具有高的接触疲劳强度和抗压强度；经热处理后必须具

有高而均匀的硬度；具有高的弹性极限，防止在高载荷作用下轴承发生过量的塑性变形；要有一定的韧性，防止轴承在受冲击载荷作用时发生破坏；要有一定的抗腐蚀性能；要有良好的工艺性能，如成型、切削、磨削等性能，以适应大批量、高效率、高质量生产的需要；要具有良好的尺寸稳定性，防止轴承在长期存放或使用中因尺寸变化而降低精度。根据轴承的特殊使用要求，轴承制造行业对轴承钢的生产也提出了非常严格的质量要求，具体体现在标准YB9—68及轴承钢生产标准YJZ84中，这两个标准是目前轴承钢生产中的两个并行标准。轴承钢的产品系列轴承钢的产品系列主要有热轧棒材、冷拔材、锻材、管材、盘条以及钢丝等几类，其中用量最大的是热轧棒材。由于各种机械在运行当中是否完全可靠，在很大的程度上要取决于轴承的质量和可靠性，因此，轴承和轴承钢的质量越来越引起世界各国的重视。目前，瑞典和日本的轴承钢质量在世界上处于领先地位。我国轴承钢的主要生产厂家有大冶特钢、北满特钢、上钢五厂、长城特钢、大连钢厂及本钢等。太钢轴承钢的产量最高时近2万t，约占全国总产量的1%～2%。轴承钢的研发方向世界各国都在研究和开发新型轴承钢以扩大应用和代替传统的轴承钢。例如：快速渗碳轴承钢，通过改变化学成分来提高渗碳速度，其中碳含量由传统的0.08%～0.20%提高到0.45%左右，渗碳时间由7h缩短到

滚动轴承材料选用及其热处理

滚动轴承材料选用及其热处理 一、材料选用依据和原则 轴承是机械设备中一种重要零部件，也是应用最广泛的标准件之一。它的作用是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数和能量损耗。轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类，本文仅适用与滚动轴承。 本文对于无磁轴承、低温下轴承、精密轴承、高温轴承、大尺寸轴承也提出材料选择和独立见解，这些一般资料是查阅不到的。 选择轴承材料应依据其使用工况，包括受力情况、环境温度和介质等方面。 工件承受应力大小类型是选择材料的主要因素，正常情况下可分为：⑴低载荷、低冲击；⑵中等载荷、低冲击；⑶重载荷、中等冲击；⑷重载荷、高冲击。 环境温度分为常温、低温和高温；高温以500℃为极限，低温以‐100℃为极限。 介质可分为非腐蚀介质和腐蚀介质；空气、润滑剂和淡水可按非腐蚀介质考虑，这里腐蚀介质包括工业废水、海洋气氛、稀强酸、弱酸、碱、非卤盐和氧化性酸等。 一般无冲击载荷情况下，低载荷且非重要轴承可选用碳素轴承钢，重载则须选用高碳铬轴承钢和高碳铬不锈轴承钢。 冲击载荷大时，应选择渗碳钢，渗碳钢内韧外硬，适用承受冲击载荷。 低温用钢可选用奥氏体不锈钢，其耐低温可达‐100℃以下，其耐磨性可以通过表面渗氮来解决。 渗碳淬火容易造成变形，精密齿轮只好通过表面渗氮来提高其硬度，所以选择渗氮钢。 高碳铬不锈轴承钢除了耐腐蚀性好，其耐高温性能也不错，至少可达500℃以上。 制造大尺寸轴承，热处理造成的尺寸变形成了主要问题，热处理后再进行机加又难以实现，所以只好选用中碳合金轴承钢，先调质后机加，机加后不再进行热处理。 二、常用轴承材料选择（见表1）

表1：材料选用一览表 材料牌号 钢类别 工作载荷 热处理方案 G8Crl5 GCrl5 GCrl5SiMn GCrl5SiMo GCr18Mo 高碳铬轴承钢 重载荷、低冲击 球化退火+淬火+回火 G55 G55Mn G70Mn 碳素轴承钢 低载荷、低冲击 淬火+回火 20CrMnTi 12Cr2Ni4 20CrNi3 20CrNiMo 渗碳钢 重载荷、高冲击 渗碳淬火+回火 38CrMoAl 42CrMo 渗氮钢 （精密轴承） 重载荷、中等冲击；淬火+回火+渗氮 95Crl8 102Crl8Mo 65Cr14Mo4V 高碳铬不锈轴承钢 (腐蚀介质或高温下使用) 重载荷、低冲击；淬火+回火 06Cr18Ni11Ti 06Cr17Ni12Mo2Ti 奥氏体不锈钢 （低温下使用） 低载荷、中等冲击固溶处理+渗氮 50CrNi 42CrMo 中碳合金钢 （大尺寸轴承） 重载荷、中等冲击机加前：淬火+回火 7Mn15Cr2Al3V2WMo 工具钢 （无磁轴承） 重载荷、中等冲击固溶处理+时效 三、常用轴杆类材料化学成分及热处理要求 轴承材料化学成份及热处理要求见表2、表3。

国内外轴承钢发展现状方向

国内外轴承钢发展现状及方向 一、轴承钢对组织结构及性能基本要求 轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类，用于确定旋转轴与其他零件相对运动位置，起支承或导向作用的零部件，它是由内、外套圈、滚动体(滚珠、滚柱或滚针)和保持器四部分组成，合称为轴承四大件。轴承工作条件十分复杂，不仅要承受各类高的交变应力，还要承受各种瞬时冲击力的作用，使轴承极易产生疲劳裂纹和摩擦破坏，严重的情况下出现轴承套圈的断裂破坏。轴承主要破坏形式主要有两种，即最常见接触疲劳破坏和占次要地位的磨损破坏。由于要承受高接触应力(一般高达1500-5000N/mm2)、多次循环接触疲劳应力以及滑动磨损的工作环境，要求轴承有高抗塑性变形，抗摩擦磨损，高旋转精度及尺寸精度，高尺寸稳定性、长使用寿命和高可靠性；对于在特殊条件下工作的轴承，还有耐冲击、高Dn值(轴承直径与转速的成绩)、耐高温低温，防腐蚀和抗磁等性能。 轴承钢是制造轴承的主要材料，轴承钢品质最高，性能要求苛刻，而且量大面广，其种类繁多，但基本上可分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、中碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢及无磁轴承钢等系列钢种。(1)高碳铬轴承钢：高碳铬轴承钢是轴承钢的代表钢种：GCr15、GCr15SiMn、GCr4、GCr15SiMo、GCr18Mo 等。该类钢是轴承钢的主体，占到我国轴承钢总量的90%以上(美国不到70%，欧洲不到50%)。我国高碳铬轴承钢的冶金水平、热处理水平及表面处理水平与国外相比尚有较大差距；(2)渗碳轴承钢：表面经渗碳处理后具有高硬度和高耐磨性，而心部仍有良好的韧性，能承担较大的冲击。品种有G20CrMo、G20CrNiMo、G20CrNi2Mo、G20Cr2Ni4、G10CrNi3Mo、G20Cr2Mn2Mo等。美国的渗碳轴承

轴承钢热处理工艺

轴承钢热处理工艺EE轴承钢gcr15介绍 轴承钢GCr15，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50~58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能。。GCr15（滚铬15，轴承钢），在临沂市场比45号钢还便宜，硬度、耐磨性、热处理工艺性都好。 有些特殊用钢，则用专门的表示方法，如滚动轴承钢，其牌号以G表示，不标含碳量，铬的平均含量用千分之几表示。如GCr15，表示含铬量为1.5%的滚动轴承钢。 GCr15钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。该钢冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形成白点敏感性能大，有回火脆性。 化学成分/元素含量（%）C：0.95-1.05 Mn：0.20-0.40 Si：0.15-0.35 S：<；=0.020 P:<；=0.027 Cr:1.30-1.65 其热处理制度为：钢棒退火，钢丝退火或830-840度油淬。热处理工艺参数： 1.普通退火：790-810度加热，炉冷至650度后，空冷—HB170-207 2.等温退火：790-810度加热，710-720度等温，空冷—HB207-229 3.正火：900-920度加热，空冷—HB270-390 4.高温回火：650-700度加热，空冷—HB229-285 5.淬火：860度加热，油淬—HRC62-66 6.低温回火：150-170度回火，空冷—HRC61-66 7.碳氮共渗：820-830度共渗1.5-3小时，油淬，-60度至-70度深冷处理+150度至+160回火，空冷—HRC&asymp；67 GCr15是滚动轴承轴. W(Cr) = 1.5%； 与不锈钢的区别: a.含碳量: 滚动轴承轴0.95%-1.15%；不锈钢0.1%-0.2%； b.含铬量: 滚动轴承轴0.4%-1.65%；不锈钢12.7%以上<；优点所在>；； —提示:含碳量和含铬量是防锈的关键—- 可以对比发现,滚动轴承轴的防锈能力远不及不锈钢. 轴承钢GCR15是否导磁：有磁性。 1CR17都有磁性。

圆锥滚子轴承选材,热处理工艺设计及分析

圆锥滚子轴承选材，热处理工艺设计及分析 金属材料工程10060126 XX 杨瑞成教授隋然助教 摘要 本文从圆锥滚子轴承通常遇到的故障及失效入手，通过故障原因的分析，从而引涉出，滚动轴承的特性，如何选用合适的轴承使零件的寿命最大化。通过对圆锥滚子轴承工作条件分析，以及轴承材料的机械性能和工艺性能的要求最终将材料定为GCr15。GCr15为轴承钢，将进行球化退火、淬火、回火热处理工艺。根据滚动轴承的性能要求制定热处理工艺为（套圈的）：管料或棒料—锻造—球化退火—车加工成型—软磨（主要针对沟道）—淬火—回火—粗磨—精磨—成品。根据产品的尺寸、加热温度等确定所需的热处理炉有，立式淬火机床，盐浴炉RDM-20-8回火设备，中温箱电阻炉RX3-15-9进行退火。工艺布置应尽量满足工艺生产流程。。 关键词：圆锥滚子轴承、轴承钢、GCr15、热处理 一．圆锥滚子轴承工况分析及选材 （一）工况分析 轴承广泛用于柴油机、拖拉机、机床、汽车和火车等各种机械设备与车辆上，它由轴承内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。内圈紧装于主轴上，随轴一起转动。外圈则装在轴承座中静止不动，在轴转动过程中，内圈和滚动体发生转动和滚动，在高速运动下服役，承受点或线的接触的周期性的高压交变载荷和应力的作用，因此容易造成局部应力集中。 滚动体和内外圈三者之间既呈现滚动又呈现滑动，故会产生滚动摩擦和滑动摩擦，因此分析上述过程可知，滚动轴承的损坏形式为接触疲劳破坏和磨损，要求滚动体与内外圈应具有高的抗疲劳性能和耐磨性，有良好的尺寸稳定性，才能确保轴承高的使用寿命。 （二）圆锥滚子轴承的失效分析 一般情况下，滚动轴承的主要破坏形式是在交变应力作用下的疲劳剥落，以及由于摩擦磨损而使轴承精度丧失。此外，还有裂纹、压痕、锈蚀等原因造成轴承的非正常破坏。 (1)接触疲劳失效；(2)磨损失效；(3)断裂失效；(4)塑性变形失效；(5)游隙变化失效。 （三）性能要求 圆锥滚子轴承对材料热处理后应具备下列性能： (1)高的接触疲劳强度 (2)高的耐磨性 (3)高的弹性极限 (4)适宜的硬度 (5)一定的冲击韧性 (6)良好的尺寸稳定性 二. 圆锥滚子轴承的材料选择 （一）材料初选 目前，国内使用最久应用最为广泛的是高碳铬轴承钢，其成分特点是：高碳，轴承钢的W（C）一般控制在0.95％~1.05％范围内，以保证淬火后的硬度达到最大值，同时获得一定数量的碳化物，以提高耐磨性。Cr 作为基本合金元素，轴承钢的W（Cr）一般控制在1.65％以下。Cr一方面提高淬透性，使淬火后的组织和硬度均匀；另一方面，Cr溶于渗碳体中形成较稳定的含Cr渗碳体，这种合金渗碳体在淬火加热时溶解较慢，并以细小颗粒均匀分布在基体上，有利于提高耐磨性。 （二）材料终选 GCr15是铬轴承钢中典型的钢种，它的使用量很大，约占铬轴承钢的90％。国外所使用的铬轴承钢的成分也大致相似。GCr15钢含有较少量合金元素，综合性能良好，淬火回火后具有高而均匀的硬度，耐磨性能好，接触疲劳强度高。钢的热加工型号，球化退火后有良好的可切削性。综上所述，圆锥滚子轴承可以选用GCr15钢。 三．圆锥滚子轴承热处理工艺设计 组成滚动轴承的零件有外圈、内圈、滚动体和保持架。对于不同的零件，其加工过程和方法是不同的。对

滚动轴承钢

滚动轴承钢 滚动轴承钢 ball bearing steel 用于制造滚动轴承的滚动体和内外套圈的钢，通常在淬火状态下使用。滚动轴承在工作中需承受很高的交变载荷，滚动体与内外圈之间的接触应力大，同时又工作在润滑剂介质中。因此，滚动轴承钢具有高的抗压强度和抗疲劳强度，有一定的韧性、塑性、耐磨性和耐蚀性，钢的内部组织、成分均匀，热处理后有良好的尺寸稳定性。常用的滚动轴承钢是含碳0.95％～1.10％、含铬0.40％～1.60％的高碳低铬轴承钢，如GCr6、GCr9、GCr15等。为了满足轴承在不同工作情况下的使用要求，还发展了特殊用途的轴承钢，如制造轧钢机轴承用的耐冲击渗碳轴承钢、航空发动机轴承用的高温轴承钢和在腐蚀介质中工作的不锈轴承钢等。 生产历史 高碳铬轴承钢于1901年首先出现于欧洲。1913年美国将其列为标准钢种。70多年来，各国发展出许多提高轴承钢纯洁度和改善碳化物不均匀性的新工艺，真空脱气、炉外精炼等技术已广泛应用于轴承钢生产，并以轴承钢钢管制造套圈，进一步提高了钢材利用率和轴承寿命。中国于1951年开始生产轴承钢。 类别、性能、用途 现代的滚动轴承钢可分为高碳铬轴承钢、渗碳铬轴承用钢、不锈轴承用钢和高温轴承用钢四大类（见表）。在轴承制造工业中应用面广、使用量大的是高碳铬轴承钢。 合金元素作用 高的纯洁度和良好的均匀组织是轴承钢的主要质量指标，因此对轴承钢中的非金属夹杂物和碳化物不均匀性等，都在钢材标准中根据不同使用条件，规定了合格级别。 碳是轴承钢中主要强化元素。轴承钢含碳量一般较高，使用状态主要以隐晶针和细晶针状马氏体为基体，在组织中保留一定数量的淬火未溶碳化物，以提高钢的耐磨性。而适当降低钢中的含碳量，可增加合金元素在基体中的溶解度，虽减少淬火未溶碳化物数量，但提高钢的淬透性和接触疲劳强度；反之，增加含碳量则有利于钢的耐磨性。因此轴承钢中的含碳量根据不同的用途来确定，通常控制在0.8～1.2％范围内。 铬是形成碳化物的主要元素。高碳铬钢在各种热处理状态下都形成M3C型碳化物（M表示金属）。铬可提高钢的力学性能、淬透性和组织均匀性。还能增加钢的耐蚀能力。钢中含铬量一般都不超过2.0％，钼能取代钢中的铬，在增加钢的淬透性上，钼比铬强，所以已发展了高淬透性的含钼高碳铬轴承钢。 硅、锰在轴承钢中能提高淬透性。利用硅、锰的典型钢号为GCr15SiMn。锰还可和钢中的硫生成稳定的MnS，硫化物常能包围氧化物，形成以氧化物为核心的复合夹杂物，减轻氧化物对钢的危害作用。 生产工艺轴承钢一般用碱性电炉冶炼，也可加炉外真空脱气处理或钢包真空精炼。轴承钢的铸锭工艺和锭型设计对非金属夹杂物和碳化物在钢中的分布都有很大影响。轴承钢容易产生白点，所以钢锭和钢坯都要缓冷。航空用优质轴承钢需用电渣重熔或真空自耗重熔等特殊方法冶炼。 轴承钢锭一般要在1200～1250℃高温下进行长时间扩散退火，以改善碳化物偏析。热加工时要控制炉内气氛，钢坯加热温度不宜过高，保温时间不宜过长，以免发生严重脱碳。终轧（锻）温度通常在800～900℃之间，过高易出现粗大网状碳化物，过低易形成轧（锻）裂纹。轧（锻）材成品应快冷至650℃，以防止渗碳体在晶界上呈网状析出，有条件时可采用控制轧制工艺。 为了取得良好的切削性和淬火前的预组织，冷加工用轴承钢材要进行完全的球化退火。退火温度一般为780～800℃，退火时要防止脱碳。如果轧制钢材存在过粗的网状渗碳体，则退火前需先进行正火处理。铬轴承钢通常在830～860℃之间加热，油淬，150～180℃回火。精密轴承的组织中，应尽可能降低残余奥氏体量或使残余奥氏体在使用过程中保持稳定，因此常需在淬火后进行-80℃（或更低温度）冷处理和在120～140℃下进行长时间的稳定化处理。

国内外轴承钢发展现状方向

国外轴承钢发展现状及方向 一、轴承钢对组织结构及性能基本要求 轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类，用于确定旋转轴与其他零件相对运动位置，起支承或导向作用的零部件，它是由、外套圈、滚动体（滚珠、滚柱或滚针）和保持器四部分组成，合称为轴承四大件。轴承工作条件十分复杂，不仅要承受各类高的交变应力，还要承受各种瞬时冲击力的作用，使轴承极易产生疲劳裂纹和摩擦破坏，严重的情况下出现轴承套圈的断裂破坏。轴承主要破坏形式主要有两种，即最常见接触疲劳破坏和占次要地位的磨损破坏。由于要承受高接触 应力（一般高达1500-5000N/mm 2）、多次循环接触疲劳应力以及滑动磨损的工 作环境，要求轴承有高抗塑性变形，抗摩擦磨损，高旋转精度及尺寸精度，高尺寸稳定性、长使用寿命和高可靠性；对于在特殊条件下工作的轴承，还有耐冲击、高Dn值（轴承直径与转速的成绩）、耐高温低温，防腐蚀和抗磁等性能。 轴承钢是制造轴承的主要材料，轴承钢品质最高，性能要求苛刻，而且量大面广，其种类繁多，但基本上可分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、中碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢及无磁轴承钢等系列钢种。（1）高碳铬轴承钢：高碳铬轴承钢是轴承钢的代表钢种：GCr15、GCr15SiMn、GCr4、GCr15SiMo、 GCr18Mo等。该类钢是轴承钢的主体，占到我国轴承钢总量的90%以上（美国不到70%，欧洲不到50%）。我国高碳铬轴承钢的冶金水平、热处理水平及表面处理水平与国外相比尚有较大差距；（2）渗碳轴承钢：表面经渗碳处理后具有高硬度和高耐磨性，而心部仍有良好的韧性，能承担较大的冲击。品种有 G20CrMo、G20CrNiMo 、G20CrNi2Mo 、G20Cr2Ni4、G10CrNi3Mo

轴承材料轴承钢的发展历程

轴承用钢的质量是所有合金钢中要求最严格、检验项目最多的钢种。世界公认轴承钢的水平是一个国家冶金水平的标志。随着科学技术迅猛发展，轴承钢使用条件日益恶劣，对轴承提出了非常苛刻的要求。由于轴承的工作环境、使用条件不同,除了大量生产高碳铬轴承钢外,还发展了渗碳轴承钢、中碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢等系列钢种。 高碳铬轴承钢是轴承钢的代表钢种,各国对之都有专用的技术标准。例如, ISO/FDIS683-17中纳标的高碳铬轴承钢钢种有: 100Cr6、100CrMnSi4-1、100CrMnSi6-4、100CrMnSi6-6、100CrMo7、100CrMo7-3、100CrMo7-4、100CrMnMoSi8-4-6。美国的ASTM A295的高碳铬轴承钢包括:52100、5195、UNSK19526、1070M、5160。此外,美国对高淬透性的高碳铬轴承钢,有专用标准 ASTM A485,其包括的钢种有: Grade1~Grade4、100CrMnSi4-4、100CrMnSi6-4、100CrMnSi6-6、100CrMo7、100CrMo7-3、100CrMo7-4、100CrMnMoSi8-4-6。 中国的高碳铬轴承钢(GB/T18254-2002)包括的钢种有: GCr15、GCr15SiMn、GCr4、GCr15SiMo、GCr18Mo。 渗碳轴承钢的表面经渗碳处理后具有高硬度和高耐磨性,而心部仍有良好的韧性,能承担较大的冲击。这类钢的最高使用温度也一般在200℃以下。这类钢在美国的产量约占轴承钢总产量的30%,在中国仅占3%左右。ISO/FDIS683-17中纳标的渗碳轴承钢钢种有20Cr3、20Cr4、20MnCr4-2、17MnCr5、19MnCr5、15CrMo4、20CrMo4、20MnCrMo4-2、

金属材料与热处理答案(第五版)

金属材料与热处理习题册答案1． 1成分组织热处理性能 2．光泽延展性导电性导热性合金 3．成分热处理性能性能 思考题 答：机械工人所使用的工具、刀、夹、量具以及加工的零件大都是金属材料，所以了解金属材料与热处理的相关知识。对我们工作中正确合理地使用这些工具；根据材料特点正确合理地选择和刃磨刀具几何参数；选择适当的切削用量；正确选择改善零件工艺性能的方法等都具有非常 金属材料与热处理习题册答案 绪论 填空题 重要的指导意义。 第一章金属的结构与结晶 填空题 1．非晶体晶体晶体 2．体心立方面心立方密排六方体心立方面心立方密排六方3．晶体缺陷间隙空位置代刃位错晶界亚晶界 4．无序液态有序固态5．过冷度 6．冷却速度冷却速度低7．形核长大 8．强度硬度塑性9．固一种晶格另一种晶格 10．静冲击交变11．弹性塑性塑性 12．材料内部与外力相对抗13．内力不同 14．外部形状内部的结构 判断题 1．√2．×3．×4．×5．×6．√7．√8．√9．√10．√11．×12．√13．√14．×15．√选择题 1．A2．C B A3．B 名词解释 1．答：晶格是假想的反映原子排列规律的空间格架；晶胞是能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元。 2．答：只由一个晶粒组成的晶体称为单晶体；由很多的小晶体组成的晶体称为多晶体。

3．答：弹性变形是指外力消除后，能够恢复的变形；塑性变形是指外力消除后，无法恢复的永久性的变形。 4．答：材料在受到外部载荷作用时，为保持其不变形，在材料内部产生的一种与外力相对抗的力，称为内力；单位面积上所受的内力就称为应力思考与练习 1．冷却曲线上有一段水平线，是说明在这一时间段中温度是恒定的。结晶实际上是原子由一个高能量级向一个较低的能量级转化的过程，所以在结晶时会放出一定的结晶潜热，结晶潜热使正在结晶的金属处于一种动态的热平衡，所以纯金属结晶是在恒温下进行的。 2．生产中常用的细化晶粒的方法有：增加过冷度、采用变质处理和采用变质处理等。金属结晶后，一般是晶粒愈细，强度、硬度愈高，塑性、韧性也愈好，所以控制材料的晶粒大小具有重要的实际意义。 3．（1）金属模浇铸的晶粒小于砂型浇铸的晶粒 （2）铸成薄件的晶粒小于铸成厚件的晶粒 （3）浇铸时采用振动的晶粒小于不采用振动的晶粒 4．味精、冰糖、云母、食盐及各类金属均是晶体。 5．（略） 6．反复弯折处逐渐变硬，弯折越来越困难直至断裂。原因是反复弯折使铁丝局部塑性变形量增大，产生了变形强化的现象。 7．有。因为切削加工中切屑分离的过程，实际上是刀具与被切削工件之间发生强烈挤压和摩擦的过程，在这一过程中，已加工表面和切屑都会发生塑性变形而产生加工硬化现象。切屑产生加工硬化现象会变得难以排出，已加工表面产生加工硬化现象会使后续加工变得困难。 第二章金属的性能 填空题 1．物理性能化学性能力学性能铸造性能锻造性能焊接性能切削加工性能热处理性能 2．静塑性变形断裂3．屈服强度抗拉强度ReL Rm 4．屈服强度（ReL）条件屈服强度（Rp0.2） 5．31400N 53000N6．永久性变形伸长率（A）断面收缩率（Z）7．58% 76%8．5 硬质合金7355.25 10~15 布氏500 9．冲击10．ReL Rm HRC A Z αk R —1 判断题 1．√2．×3．×4．×5．√6．√7．√8．√9．√10．√11．√12．√13．√14．√

2014年技师通用课培训——金属材料与热处理复习精彩试题

2014年技师通用课培训——金属材料与热处理复习试题 一、选择题 1、拉伸试验时，试样拉断前所能够承受的最大应力称为材料的（ B ）。 A、弹性极限 B、抗拉强度 C、屈服点 2、用拉伸试验可测定材料的（A ）性能指标。 A、强度 B、韧性 C、硬度 3、将钢件奥氏体化后，先浸入一种冷却能力强的介质中，然后迅速浸入另一种冷却能力弱的介质中，使之发生马氏体转变的淬火方法称（D ）。 A、分级淬火 B、等温淬火 C、水冷淬火 D、双介质淬火 4、如果钢件有严重的碳化物网，应先进行（B ）消除碳化物，然后再球化退火。 A、去应力退火 B、正火 C、完全退火 D、淬火 5、制造小弹簧宜选用（C ）。 A、08F B、45 C、65Mn D、T12A 6、滚动轴承钢GCrl5中的平均含铬量为（B ）。 A、0.15 B、1.5 C、15 D、0.015 7、合金渗碳钢渗碳后必须进行（C ）热处理才能使用。 A、淬火加高温回火 B、淬火加中温回火 C、淬火加低温回火 D、高温回火 8、1Cr18Ni9Ti属于（ D ）型钢。

A、马氏体 B、铁素体 C、奥氏体-铁素体 D、奥氏体 9、有色金属及合金产品的状态CZ表示（ B ）。 A、淬火 B、淬火加自然时效 C、淬火加人工时效 D、退火 10、不是工业纯铝的特点的是（C ）。 A、密度小 B、导电性好 C、强度高 D、抗腐蚀能力高 11、金属材料在外力作用时，对变形和破裂的抵抗能力称为（ C ）。 A、塑性 B、硬度 C、强度 12、金属材料的冲击韧度用符号αk表示，它的计算单位用（ B ）表示。 A、N/mm2 B、J/cm2 C、kgfm/mm2 13、钢中常存的杂质元素，其中（ A ）是有益元素。 A、Si；Mn B、P；S C、Mn；S 14、机床主轴常用（ B ）材料制作。 A、1Cr18Ni9Ti B、40Cr C、GCr15 15、工业用的金属材料可分为（ A ）两大类。 A、黑色金属和有色金属 B、铁和铁合金 C、钢和铸铁 16、影响金属材料可加工性能的主要因素是（ A ）。 A、硬度 B、塑性 C、强度 17、通常硬度在（ C ）范围内的金属材料可加工性能最好。 A、200~230HBS B、90~230HBS C、160~230HBS 18、T12A钢按用途分类属于（ A ）钢。 A、工具钢 B、结构钢 C、特殊钢