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　　轴承国内外市场状况 市国内外市场状况 轴承钢国内生产用户市场状况 生产技术（重要参数） 钢的临界温度，℃ 简化Fe - Fe3C 相图 相图 轴承钢特性 1，轴承钢属于高碳珠光体铬钢，浇注和冷却易产生碳铬偏析，故铸坯应高温保温或高温扩散；2，导热和塑性差，故应缓慢升温加热，防止开裂；3，脱碳和白点敏感性强，易产生过热和过烧；4，轧后缓冷时有明显网状碳化物析出，终轧温度越高网状碳化物越粗大，故终轧温度应低些，但过低，800度以下析出碳化物轧后延伸被拉长形成带状组织；5，热轧摩擦系数大，比碳钢约大1.25～1.35倍，宽展约大20﹪，孔型要考虑。 生产工艺流程 某厂成分 轧制工艺流程 2、流程概述 钢坯加热→钢坯除鳞→控制轧制→控制冷却→（酸洗）→钢材退火→（酸洗）→精整→检验→包装、入库。 高碳铬轴承钢钢坯加热工艺 高碳铬轴承钢钢坯加热工艺 加热注意事项 为有效降低连铸高碳铬轴承钢材的带状、液析，做好加热段和均热段高温扩散，即确保高温扩散温度和时间，CP2按工艺上限加热；保证加热时间，CP2监控钢坯从入炉时间至出炉时间在3小时20分钟以上。 为了降低高碳铬轴承钢脱碳层深度，当轧机停车时，应控制加热段和均热段温度和时间。 加热 加热 除磷、轧制及冷却 轧制速度表 简化Fe - Fe3C 相图 轴承钢常见缺陷 2.异金属夹杂 3.宏观夹杂超标 方法标准合格范围备注发兰断口,1.SKF D 30第221-222页;2.ISO37633.BS57104.QV5·108Aa)平均尺寸≤2.5mm/dm2,单个夹杂物尺寸≤2.5mm×0.25mmb) 平均尺寸≤2.5mm/dm2, 单个夹杂物尺寸≤3mm标准:a,b,c,d任选1个合格：a,b任选1组 a)宏观夹杂 轴承钢常见缺陷 1.2氧化物类（包括Ti夹杂）夹杂产生原因 氧化物夹杂和钛夹杂超标是轴承钢的一个普遍问题，也是高质量高碳铬轴承钢开发的一个瓶颈问题。 夹杂物对轴承疲劳寿命的影响 氧含量 轴承钢中溶解氧很少，大多以各种脱氧元素的化合物存在，即以氧化物形式存在。氧化物夹杂总量与钢中氧含量成正比关系。钢中氧含量高低主要取决于钢液精炼，脱氧和浇注过程防止钢液二次氧化措施的奏效程度。某公司氧含量模铸7.9ppm/连铸7.3ppm左右，SKF公司和日本光阳实际氧可以稳定达到5~6ppm。 氮含量 为降低氮含量，电炉需有足够的全熔碳，氧化期配以强脱氧；保证LF炉炉边平整，炉盖密封性良好，防止钢液吸气；VD处理时保证在67Pa极限线分钟，充分去气；保护浇注。大连基地正常平均值82ppm，超100ppm很常见；高质量轴承钢达到72ppm；北满基地52～55ppm左右；兴澄SKF3钢材达到38～39ppm。我们可以设计控制氮含量分两步走，第一步不超过0.0080％，第二步不超过0.0060％。 钛含量 钛夹杂物一般是高质量轴承钢进行检验。钛来源一般是废钢、铁合金、耐火材料及造渣材料来的。 夹杂物的去除主要是从熔渣吸附、钢液搅拌和真空脱气角度来讲的。 网状碳化物控制 网状碳化物控制 在钢材轧制过程中，通过控制进精轧机的温度、吐丝温度、Stelmor 线的开盖数量及风机的运用等工艺措施，成功解决了网状合格率不高的问题。 a)网状碳化物形成 高碳铬轴承钢轧后冷却过程中，在Acm~Arm 温度范围内浓度过高的碳以碳化物形式沿奥氏体晶粒边界析出，包围着奥氏体晶粒，在显微镜下呈现网状。终轧(锻)温度过高、轧后在Acm~Arm温度间冷却速度缓慢是网状碳化物形成的主要原因。轴承钢的网状碳化物在900℃左右开始析出，在750-700℃温度范围内急剧形成。 网状碳化物控制 b)降低轴承钢网状级别的办法 b-1)资料介绍，高碳铬轴承钢在其它元素（除C、Cr）含量大体不变的情况下，当C 含量自0.95%增加到1.06%，网状碳化物平均级别相应地自1.10级增加到1.63级；当Cr 自1.35%增加到1.58%，网状碳化物平均级别自1.16级增加到1.67级；C 的影响比Cr的影响强；Si、Mn能产生破坏和减少网状碳化物的有利影响，所以我们制定内控成分，把C、Cr控制于中下限。 b-2)根据实际检测，钢材中心和钢材1/2处的网状碳化物较严重，所以制定合理的浇注工艺，减轻钢锭中的碳化物偏析，为后部改善网状创造条件。 b-3)制定合理工艺，保证钢锭开坯过程中有足够的均热时间，使铬共晶碳化物偏析充分扩散，改善钢材中的网状。 b-4)制定合理的控制轧制、控制冷却工艺。实验证明降低碳化物网状影响最大的是冷却速度，降低终轧温度和增加末道次变形量同样也能降低碳化物网状的级别，但比冷却速度的作用小。另外研究结果表明，在终轧温度为950℃，终轧相对压下量为45%的条件下，轧后冷却速度为3.1℃/s——网状较粗大，几乎呈封闭状；冷速为15.4℃/s——网状受抑制，分布明显改善，但仍有网状存在；冷速23.3℃/s——网状已不明显；冷速38.6℃/s——已看不到网状的存在。 确定合理的控轧控冷工艺 控轧控冷主要是：a.利用高温轧制过程中的动态再结晶细化奥氏体晶粒，增加晶界面积；b.利用低温终轧过程中的变形，形成晶内亚结构，增加碳化物析出点，抑制二次碳化物呈网状析出，促进碳化物弥散析出；c.利用控制冷却过程使共析碳化物呈细片状或索氏体形态析出。结合轧机特点，选择合适的控轧控冷参数时，主要采取如下措施：a.合理控制加热炉均温段温度，控制初轧、一中轧、二中轧和（预）精轧在完全再结晶温度下轧制；b.合理控制精轧机温度，使终轧在两相区轧制；c.盘条生产合理控制吐丝温度，避开网状碳化物析出温度，为控制冷却作好准备。 确定合理的控轧控冷工艺 棒线材轧机Stelmor 线 个冷却段底部安装了风机，用于控制线材风冷强度，每个冷却段还安装了保温罩，控制线材轧后缓冷。轧后线材的冷却方式可分为标准冷却（空冷）、风冷和延迟冷却（关闭保温罩）。线材在Stelmor 线上用轨道输送，辊道的辊速可以控制线材在每个冷却区域的停留时间。 控制冷却工艺制定的主要依据是轴承钢CCT 曲线和棒线材模拟控制冷却计算软件。 确定合理的控轧控冷工艺 控轧控冷工艺主要是在连轧机上完成。采用三段控制轧制，即初轧到预精轧之间在奥氏体单相区进行轧制并保证适当变形量，终轧时将温度控制在网状碳化物析出区域，利用轧制中的变形量使碳化物弥散析出，控冷时冷却到细片状珠光体或索氏体析出温度区域进行延迟冷却。 国标化学成分 * SKF25钢 钢的特性及用途 SKF25钢的化学成分与SKF24比，只有Mo含量从0．15％～0．25％提高到0．30％～0．40％，其他元素的含量完全相同。由于 Mo含量的提高，使该钢种生产轴承的壁厚增加到≤30mm，应用范围显著扩大了。应当指出，SKF25钢的回火脆性倾向由于Mo含量提高而有所改善。其他特性和用途与GCrl5SiMn相当。化学成分钢的化学成分见SKF24表。(前面) 锻造工艺 锻造温度／℃ 终锻温度／℃ 冷却方式 1050——1100 ≥800 空冷 热处理工艺： 工序名称 加热温度／℃ 保温时间／h 冷却方式 硬度 去应力退火 550～650 1.5～2 炉冷至500C后空冷 退火 810～820 2～5 以15--20 ℃ ／h炉冷 HB 210 到650C后空冷 淬火 850——870 1．油淬，2．对于大型 和复杂断面在 100～150℃ 油中冷却 分级淬火 870(∮ 50mm) 220℃x10min ? 875(∮ 75mm ) 210℃x10min ? 贝氏体淬火 870(∮ 50mm) 260℃×10min 870(∮ 75ram) 260℃x10min 回火 150——200 3～6 空冷 SKF25钢的力学性能见表 SKF25钢的室温力学性能 状态 σ0.2 ／Mpa σb / Mpa δ5／% ／％ HB 退火 392 686 25 60 210 切削加工性能 此钢种球化退火状态的屈服强度、破断强度略高于SKF24，塑性指标稍低，切削加工性能好，与GCrl5比稍差。 GCrl5SiMo钢 钢的特性及用途 GCrl5SiMo钢是在GCrl5钢的基础上提高硅的含量，添加钼而成的新型轴承钢。它的特点是淬透性高，耐磨性好，接触疲劳寿命高，其他性能与GCrl5SiMn钢相仿。因此是一个综合性能良好的高淬透性轴承钢。 GCrl5SiMo钢适用于制造大尺寸范围的轴承套圈、滚珠及滚柱等。其他用途与GCrl5钢相同。化学成分见下表。 GCrl5SiMo钢的化学成分 生产工艺 GCrl5SiMo钢的相变温度 相变点 A c1 Acm Arm A r1 Ms 温度／℃ 750 785 695 210 ? 元素 C Si Mn Cr Mo Ni Cu Ni+Cu S P % 0.95~1.05 0.65~0.85 0.20~0.40 1.45~1.65 0.30~0.40 ≤ 0.30 ≤ 0.25 ≤ 0.50 ≤ 0.02 ≤ 0.027 GCrl5SiMo钢的热加工工艺参数 金属类型 加热温度／℃ 开始温度／℃ 终止温度／℃ 冷却方式 钢锭 1180—1210 1130—1160 ≥850 缓冷 钢坯 1060—1180 1000—1120 ≤850 缓冷 GCrl5SiMo钢的热处理工艺参数 项目 加热温度／℃ 保温时间／h 冷 却 硬度 普通退火 790～810 2～6 10-30℃／h，炉冷至 HB 217 650 ℃出炉空冷 淬火 860 0.5 油 冷 回火 200 2 空 冷 HRC62 GCrSiWV(GCrl5SiWV) 钢的特性及用途 GCrSiWV是一种空冷淬硬性中温轴承钢。它在300℃以下具有硬度高、耐磨性好、尺寸稳定及接触疲劳寿命长等特点。并有高的淬透性和较好的冷热加工性能。 GCrSiwv钢适用于制造工作温度在250℃以下的轴承部件。还可以用作柴油机油泵的油嘴偶件等中温耐磨零件 G20CrMo(AISI 4118) 钢的特性及用途 G20CrMo钢为低合金渗碳钢。其心部及表层的硬度均较低，但经渗碳、淬火、回火热处理之后，表层硬度较高，耐磨性较好，达到轴承材料的基本要求，而且心部硬度低、韧性好，因而适用于制作耐冲击负荷的零部件。通常用于汽车齿轮、活塞杆、螺栓和滚动轴承。化学成分见下表。 G20CrNiMo钢的化学成分 元素 C Si Mn Cr Ni Mo Cu S P 含量 0.17 0.15 0.60 0.35 0.40 0.15 ≤0.25 ≤0.030 ≤0.03 ％ 0.23 0.4 0.90 0.65 0.70 0.30 G20CrNiMo钢的相变温度 相变点 Acl Ac3 Ar3 Ar1 Ms 温度／℃ 730 830 770 669 395 G20CrNiMo钢的热加工工艺参数 金属类型 加热温度／℃ 开始温度／℃ 终止温度／℃ 冷却方式 钢锭 1200～1260 1150～1200 ≥800 缓冷 钢坯 1140—1180 1080—1120 ≥800 缓冷 G20CrNiMo钢的热处理工艺参数工序名称 加热温度／℃ 保温时间／h 冷却 硬度 HB 正火 860～890 30-40min 空冷 ≤229 870—950 退火 850—880 2～4 空冷 ≤229 高温回火 600～670 2～4 炉冷或空冷 渗碳 850-950 按渗碳层 炉冷至820℃直接淬油或 表面硬度HRC60 一次淬火 850-900 深度调整 炉冷，780 ℃后空冷或油冷 ? 高温回火 渗碳后为了机械加工 650～680℃ 而采用这一工序 正火860～890℃ 细化晶粒和消除 ? 碳化物网状 二次淬火780～830℃ 油淬或分级淬火 ?回火150～200℃ 3h 空冷 表面硬度HRC58--63 中心硬度HRC25--42 附加回火120—140 3～6h 空冷 ? ? 渗碳温度与时间对渗碳深度的影响 渗碳时间／h 渗碳温度／℃ 1 2 4 8 875 0.40mm 0.50mm 0.70mm 1.0mm 925 0.50mm 0.70mm 1.0mm 1.4mm 975 0.70ram 0.95mm 1.30mm 1.80mm G20Cr2Ni4钢 钢的特性及用途: G20Cr2Ni4是一种常用的渗碳合金结构钢。渗碳处理后表面有相当高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度。同时心部还保留有良好的韧性，能耐强烈的冲击负荷。但对形成白点敏感，有回火脆性。可焊性中等，焊前要预热到150℃。 G20Cr2Ni4钢一般用于耐冲击负荷的大型轴承，如轧钢机轴承等等。更经常的是用作坦克、推土机等的轴料和齿轮材料。 G20Cr2Ni4钢的化学成分 G20Cr2Ni4钢的相变温度 相变点 Ac1 Ac3 A r3 Ar1 Ms 温度／℃ 685 775 630 585 305 元素 C Si Mn Cr Ni Cu S P 含量(质量分数)／％ 0.17／ 0.23 0.15/ 0.40 0.30／ 0.60 1.25／ 1.75 3.25／ 3.75 ≤ O．25 ≤ O．030 ≤ O．030 G20Cr2Ni4钢的热加工工艺参数 金属类型 加热温度／℃ 开始温度／℃ 终止温度／℃ 冷却方式 钢锭 钢坯 1200—1260 1160—1200 1150～1200 1100～1160 ≥850 ≥850 缓冷 缓冷 G20Cr2Ni4钢的热处理工艺参数 项目 加热温度／℃ 保温时间／h 冷 却 硬度HB 退火 800～900 炉 冷 ≤269 软化退火 680～700 空 冷 ≤321 正火 890—920 空 冷 高温回火 640～670 4～6 空 冷 ≤269 渗碳 930—950 ?炉冷至880--800℃油冷580-600℃回火2次，每次6～12h 淬火I 860—900 油 冷 淬火Ⅱ 780～820 ?油 冷 回火 150—200 6～12 空 冷 补充回火 140 6～8 空冷 HRC≥58 ? ? ? ? ? ? ? 特大型轴承渗碳和其他热处理工艺 G20Cr2Ni4钢的室温力学性能 热处理制度 σ b/ MPa σ s/ MPa δ5／％

　　／％ AK／J HRC 备注 880、790℃油淬150- 200℃回火 ≥1177 ≥10 ≥45 ≥62.8 GB328 —82 ? 退 火 647 410 26.0 71.3 820℃油淬150℃回火2h 1363 1020 9.7 52.2 59.60 775℃油淬,150℃回火2.5h 1425 1073 9.2 54.5 56.48 9～40 795℃油淬，150℃回火2.5h 1434 1007 9.2 54.1 56.48 880、780℃ 40min油淬， ?200℃2h回火空冷 1373 1226 12.9 57.0 83.20 44炉钢平均值 940℃伪渗碳100h油冷，600℃ 6h回火2次,800油淬,150℃回火 1390 14.7 44.3 92.56 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? G20Cr2Ni4钢渗碳后的力学性能 热处理制度 渗碳层 深度/mm 硬度HRC 抗弯强度σbb/ MPa 挠度f／mm AK 表面 心部 940℃固体渗碳(90％木炭，10％Na2Co3) 600℃6h回火2次 ? 780℃油淬，150℃回火 2.3 62.0 42.5 2614.5 3.08 800油淬．150回℃火 2.3 62.0 43.0 2710.5 3.02 780℃油淬，150℃回火 1.52 60.0 42.O 47.8 ?800℃油淬，150℃回火 1.52 60．0 43.0 56.9 ?? ? ? ? ? ? ? G20Cr2Ni4钢渗碳后的接触疲劳寿命 渗碳层深度／mm 表面硬度HRC 表面粗糙度 接触应力／MPa 破坏率／％ 接触疲劳寿命(转数) ? ?额定值 平均值 ? 0.9—1.1 60～64.3 R。 =0.10 6865 ? 50 0.54× 106 2.83×106 1.4 60～64.3 R。=0.10 6865 ? 50 1.06× 106 11.77×106 G55SiMoVA 钢的特性和用途: G55SiMoVA是我国自行研制的中碳低合金钢，调质处理后淬回火状态下使用。此钢种的屈强比、塑性和韧性，较G50CrNiA钢稍低，但是G55SiMoVA钢的强度、耐磨性、抗冲击载荷等都比G50CrNiA钢高得多。该钢含Mo，调质处理高温回火后可以空冷。 G55SiMoVA钢一般用于耐冲击重载荷轴承滚动体，如冶矿山用牙轮钻头滚动体，石油钻井涡轮钻具上的滚动轴承部件等. Cr4M04V 钢的特性及用途: Cr4M04V钢是一种含钼的高速钢，也是世界各国应用最广泛的一种高温轴承钢。Cr4M04V钢除具有一般轴承钢的特性外，还具有较好的高温尺寸稳定性、高温硬度、高温接触疲劳性能。其缺点是锻造、车削和磨削性能较差，脱碳敏感性大。 Cr4M04V钢制造的高温轴承可在315℃以下使用。主要用于飞机、舰艇发动机主轴轴承，以及冶金、化工、原子能工业的高温设备，也可作为泵类、活塞、密封结构的耐磨件或热作模具。 轴承钢常见缺陷低倍缺陷1.卷渣 轴承钢热加工 热加工工艺：坯料准备+加热+轧制（锻造）+冷却+检查。 坯料：表面、几何尺寸； 加热：加热温度 GCr15 ,12200C;GCr15SiMn,12100C ;防止脱碳、过热；加热时间:时间长有利均匀化；加热速度：不易过快，热应力。 轧制或锻造 轧制（锻造）：使坯料产生塑性变形，达到预定尺寸和保证质量。控制变形速度、变形温度和变形程度。为保证质量需控轧，即采用动态再结晶轧制和未再结晶轧制，而尽量不采用部分再结晶轧制。开轧11800C、终轧7500C左右，可以细化晶粒、减少或避免网状碳化物。 冷却 冷却既要控制和降低网状碳化物级别、又要控制白点和开裂，所以冷却工艺对产品质量很重要。碳化物析出温度7000C～8500C因此通常采用两段式冷却，即终轧（锻）后快冷到6500C，之后进行缓冷以避免出现白点和开裂。 常用几种轴承钢工艺及性能 GCr15 : 钢的特性和用途: GCr15是高碳铬轴承钢的代表钢种。它的综合性能良好，淬火和回火后具有高而均匀的硬度，良好的耐磨性和高的接触疲劳寿命。该钢的热加工变形性能好，球化退火后有良好的可切削性能。GCr15钢适宜于制造壁厚不大于12mm、外径不大于250mm的各种轴承套圈；也适宜于制造尺寸范围较宽的滚动体，钢球直径不大于50mm，圆锥、圆柱和球面滚子直径不大于22mm，以及所有尺寸的滚针。 GCr15组织转变 相变点：Ac1 Acm Arm Ar1 Ms 7600C 9000C 7070C 6950C 2400C 7250C 7700C 7150C 6980C 250 0C 生产工艺：加热温度，10500C ～11800C ；开轧，9800C ～1000C ，终轧，7800C ～8500C ；冷却，6500C前快冷，6500C后缓冷。 热处理：退火，7800C ～8100C 、保温2－6h、炉冷至650出炉空冷；正火(消除网状碳化物) ，9000C ～9500C 、10～25min、分散冷或风冷；高温回火，6500C ～7000C 、1～2h、空冷；淬火，8200C ～8500C 、油淬；低温回火，1500C ～1700C 、2～5h、空冷。HRC,61~65。 GCr15SiMn: 钢的特性及用途 :GCrl5SiMn是在GCrl5的基础上，适当增加Si、Mn含量的改型钢种，以改善其淬透性和弹性极限，耐磨性也比GCrl5钢好。冷加工塑性中等，切削加工性能较GCrl5钢差，焊接性能不好。对形成白点敏感，有回火脆性倾向。 GCrl5SiMn钢主要用于制作壁厚大于12mm，外径大于250mm的轴承套圈；制造滚动体的适用尺寸范围比GCrl5钢大，钢球直径大于50mm，圆锥、圆柱及球面滚子直径大于22mm，以及．所有尺寸的滚针。 8．12 G55SiMoVA 8．12．1钢的特性和用途 G55SiMoVA是我国自行研制的中碳低合金钢，调质处理 淬回火状态下使用。此钢种的屈强比、塑性和韧性，较G50CrP 钢稍低，但是G55SiMoVA钢的强度、耐磨性、抗冲击载荷等栅 G50CrNiA钢高得多。该钢含Mo，调质处理高温回火后可以 冷。 G55SiMoVA钢一般用于耐冲击重载荷轴承滚动体，如冶 矿山用牙轮钻头滚动体，石油钻井涡轮钻具上的滚动轴承部件冬 化学成分： 钢号: GCrl5SiMn ; C :0.95/1.05%; Si :0.4/0.65%; Mn:0.9/1.2%; Cr :1.3/1.65%; S : ≤ 0.02; P : ≤ 0.027; Cu :≤ 0.25; Ni: ≤ 0.3; Cu+Ni : ≤ 0.50 ; Mo 组织转变: 相变点: GCrl5SiMn钢的相变温度 相变点 Acl Acm A r1 Ms 温度／℃ 770 872 708 200 生产工艺 : GCrl5SiMn钢热加工工艺参数见下表 金属类型 加热温度／℃ 开始温度／℃ 终止温度／℃ 冷却方式 钢锭 钢坯100方 ? ? ≤100方 1210——1230 1140——1200 ? ? 1120——1180 1120——1150 1050——1120 ? ? 1030～1100 850 800——850 ? ? 800——850 坑冷 控冷至650℃后 ≤≯55空冷 ≯55～100堆冷 ≯100坑冷或砂冷 GCrl5SiMn钢制轴承零件的热处理工艺见下表 项目 加热温度／℃ 保温时间 冷却 硬度 普通退火 780～ 810 2～6h 10--3012／h冷至60012 出炉空冷 HB 179－207 等温退火 ? 780—810 2～6h 炉冷至710--72012保温1～2h空冷 HB 207～229 正火(为消除网状碳化物) 900—950 10-90min 分散空冷，大锻件空冷 HB 270～390 淬火 820—845 35-75min 油冷 ? 回火 150—170 2～5h 空冷 HRC62 A C D E F G S P Q 1148℃ 727℃ L A L+A L+ Fe3CⅠ 4.3%C 2.11%C 0.0218%C 6.69%C Fe Fe3C T° ( A+Fe3C ) Ld Ld+Fe3CⅠ A+Ld+Fe3CⅡ F A+F A+ Fe3CⅡ ( F+ Fe3C ) P P+F 0.77%C P+Fe3CⅡ Ld’ Ld’+Fe3CⅠ P+Ld’+Fe3CⅡ K 共晶相图 共析相图 匀晶相图 ( P+Fe3C ) GCrl5SiMn钢制轴承零件的热处理工艺 工序名称 加热温度／℃ 保温时间 ／h 冷却方式 硬度 金相组织 去应力退火 400—670 4 ～8 空冷 低温退火 650～700 4～8 空冷 一般退火 780—800 3～6 ≤15℃／h冷却到650℃出炉 HB170-207 球化组织 等温退火 780—800 3～6 炉冷到700--720， 保温2--4h。≤20℃／h冷却到650 ℃出炉 GCrl5SiMn钢制轴承零件的热处理工艺 (接上表) 工序名称 加热温度／℃ 保温时间／h 冷却方式 硬度 金相组织 正火 890～920。用于除或减轻碳化物网 30～50 min 散开空冷或鼓风冷 细珠光体 ?片状组织 860～880用于细化组织 850-880用于 退火过热的返修 淬火 820——845 30--8012油中冷却或 80～120℃油中冷却 HRc ≥62 隐晶或细小结晶马氏体，残留奥氏体 剩余碳化物 冷处理① 一50～一70 1～2 空冷 ≥62 回火 150~180 3~8 空冷 ≥60 附加回火 100~150 3~5 空冷 ≥60 GCrl5SiMn钢的室温力学性能 热处理制度 σs／MPa δ5／％

　　／％ σb／MPa 硬度 退火 721 12.7 57.0 HB170~207 830 ℃淬火．500 ℃回火2h 1427 21.7 HRC39 830℃淬火，180℃回火1.5h 2726 HRC62 回火温度对GCrl5SiMn钢接触疲劳寿命的影响 温度/℃ 150 180 200 250 300 350 400 疲劳寿命／h 18.2 14.1 9.6 6.6 2.3 1.6 切削加工性能 GCrl5SiMn钢经球化退火或冷拔后，布氏硬度比GCrl5钢稍高，其切削加工性能也较GCrl5钢稍差，相对平均切削加工指数也稍低。 G8Crl5 钢的特性及用途： G8Crl5钢也是一种全淬透型高碳铬轴承钢，但含碳量比GCrl5 低,是GCrl5 的改型。钢的力学性能和疲碉寿命最好，并有足够的耐磨性。该钢的特点是含碳量比GCrl5倜(0．70％～o．85％)，所以碳化物不均匀性有显著改善，易于获得均匀细小的球化退火组织；提高了冷、热变形性能；疲劳寿命也出 GCrl5钢高。钢的耐磨性、防锈性、力学性能、回火稳定性、淬透性等都与GCrl5钢相当。 钢的化学成分(％) ： 钢号 C Si Mn Cr S P Cu Ni Cu+Ni G8Cr15 0.75~0.85 0.15~0.35 0.2~ 0.4 1.6~ 1.65 ≤ 0.02 ≤ 0.027 ≤ 0.25 ≤ 0.30 ≤ 0.50 G8Crl5钢的相变温度 相变点 AC1 Acm Arm Ar1 Ms 温度／℃ 752 824 780 684 240 生产工艺: G8Cr15钢的热加工工艺参数表： 金属类型 加热温度／℃ 开始温度／ ℃ 终止温度/℃ 冷却方式 钢锭 1200~1220 1120~1150 ≥850 堆冷 钢坯100方 1140～1200 1050～1120 800～850 堆冷 ≤100方 1100～1140 1030～1100 800～850 空冷 G8Crl5钢的热处理工艺参数 项目 加热温度／ 保温时间 冷 却 硬度 退火 770—790 3~6h 以≤20 ℃ ／h冷到720-750 ℃ 1-2h．再以20 ℃ ／h冷至650 ℃出炉空冷 HB197~ 207 淬火 830～850 油冷 回火 150～160 2~5h 空冷 HRC61~ 64 力学性能:G8Crl5钢的室温力学性能 G8Crl5钢的高温力学性能 热处理度 бb／MPa бs /MPa δ5／％

　　／％ AK／J HB 790℃退火 正火 633 863 515 30.2 18.0 69.3 59．O 24.3 249 试验温度／℃ 300 400 500 600 700 800 900 Бb/MPa δ5／％

　　／％ 616 25.8 68.3 528 38.2 76.6 369 45.6 84.4 239 41.4 90.5 138 73.6 94.5 100 69.6 80.3 55.0 32.0 39.1 SKF24(GCrl8Mo) 钢的特性及用途: SKF24是瑞典SKF公司Hofors厂生产的钢种，它是在SKF3(相当于GCrl5)的基础上加入0．15％～0．25％的Mo，并适当提高 Cr的含量(从1．45％～1．65％，增加到1．60％～1．90％)。因而提高了钢的淬透性和耐磨性，所制轴承套圈壁厚从 16ram增加到≤20mm，扩大了使用范围。其他特性及用途与GCrl5钢基本相同。化学成分见下表： 化学成分% 钢号 C Si Mn Cr Mo S P Cu Ni SKF24 瑞典 0.92~1.02 0.25~0.45 0.25~0.45 1.6~ 1.9 0.15~ 0.25 ≤ 0.02 ≤ 0.03 SKF25 瑞典 0.92~ 1.02 0.25~ 0.40 0.25~ 0.40 1.6~1.9 0.30~ 0.40 ≤ 0.03 ≤ 0.02 钢热加工工艺参数 ：加热温度，钢锭1180℃～1210 ℃，钢坯1060 ℃～1180 ℃；开轧锭1220～1150 ℃、坯1000～1120 ℃；终轧锭≥ 850 ℃，坯850 ℃；冷却，缓冷。 钢的热处理工艺参数见下表： 工序名称 加热温度／℃ 保温时间／h 冷却方式 硬度 消除应力退火 550——650 1.5～2 炉冷至500C后空冷 退火 ? ? 810～820 2～5 以15--20 ℃ ／h炉 冷到650C后空冷 HB 200 ? ? 钢的热处理工艺参数续表 ? 淬火 ? 分级淬火 (为减少变形、开裂) ? ? 贝氏体淬火① (获得高韧性) ?? 回火 ? 850～870 870(∮50mm) 875(∮75mm) 870(∮50mm) 875(∮75ram) 150～200 (300℃回火为了获得高韧性) 3～6 1．油冷 2．大型和复杂零件可在100－150℃分级淬火 220℃×10min 210℃×15min 260℃×10min;260℃×10min HRC：≥60 HRC56～58 ? ? ? ? ? ? SKF24钢的力学性能 ： 切削性能 SKF24钢与GCrl5钢比，球化退火后的强度、硬度稍高，塑性稍低，切削加工性能好，对于一般的机械加工，没有任何困难。 SKF24钢的室温力学性能 状态 σb MPa σe MPa δ5 ／％

　　／％ HB 退火 667 373 27 60 200 滚珠轴承钢简介 东北大学 齐克敏 序言 1907年，瑞典工程师斯文·温奎斯特在家乡哥德堡发明了球面滚珠轴承，SKF集团由此而诞生。如今，这家跨国公司的4万员工，分布在24个国家的100家工厂、130多个国家的190余家销售公司或专业公司，2004年公司销售额达到500亿元人民币。  SKF发展历程 以精细创出品牌“只要是我们公司的产品，就只有一种质量标准”公司精益求精、质量第一的意识。”创始人温奎斯特当年吃尽了低质量轴承的苦头，因此对质量要求极为严格。 靠人才成就大业为了使SKF保持轴承之王宝座，SKF十分重视科技开发，并为此投入了大量资金。早在1921年，SKF就在哥德堡总部设立了第一个研究机构，后来又在荷兰建立了欧洲工程研究中心，汇集了来自欧洲十几个国家的170多名专家，每年开发的技术达150多项。“客户在哪里，我们的研发中心就建在哪里。许多大企业的CEO并不是瑞典人。像沃尔沃卡车部总裁是芬兰人，而汤姆·约斯通先生29年前也是一个来自苏格兰的培训生，以后靠着出色的业绩，在SKF坐上了第一把交椅。 SKF有着4万名不同国籍员工。 SKF发展历程 从1880年英国生产出第一个轴承至今，轴承工业有了突飞猛进的发展。SKF之所以在这一领域长盛不衰，成为公认的“轴承之王”，一靠产品的独特性，二靠成功的品牌营销和与客户的密切合作。上世纪初，当汽车工业刚刚兴起时，SKF便敏锐地意识到其中蕴含着巨大的商机，并立即着手成立专门为汽车生产商提供轴承的子公司。1915年6月22日问世的瑞典沃尔沃汽车，一直使用SKF专为其生产的轴承。如今，这两个代表瑞典制造业最高水平的品牌正比翼双飞，享誉世界市场。 10.3 32 美国 TIMKEN 14.5 45 德国 INF/FAG 16 50 瑞典 SKF 备注 % 销售收入，亿美元 国别 公司 20 日本 NTN 12 日本 NMB 5 日本 NACHI 22 日本 KOYO 日本其它公司销售收入还有10亿美元 5大公司占全国100亿美元的90%，全国占世界32.3% 31 日本 NSK 100 310 全世界合计 14.5（11.3） 45（35） 其它 15.5 48 中国 5425 12857 7744 73788 淮钢 1923 6791 9976 7989 贵阳 37817 38358 47243 78349 西宁 8941 4769 8791 8381 长城 14685 51976 63231 95268 南钢 12841 41852 14141 14289 莱钢 0 49911 32388 116942 巨能 0 3211 13988 20122 鄂钢 137347 116618 133781 148035 上五 0 24835 25137 24195 齐鲁特 118554 115556 166834 214549 新冶钢 30054 59197 23689 32696 本钢 27240 39213 140259 267885 石钢 ―― ―― 41573 33876 石横 210618 217279 251510 303938 锡钢 214730 258793 271181 57300 豫永通 307926 268663 299324 333810 兴澄 ―― ―― 7744 73788 沙钢 481507 513753 412160 368172 东特 2004 2005 2006 2007 2004 2005 2006 2007 产量（吨） 企业 产量（吨） 企业 一、轴承的工作条件及对轴承材料的要求 轴承的工作条件 特点：应力；速度；温度；环境 要求：灵敏度（M小）；可靠度；准确 度；；寿命高（原材料质量高、轴承设计精、精确的加工）； 对轴承材料的要求 轴承钢的纯净度：夹杂物；气体函量；硫化物、氮化物、和氧化物等； 轴承钢的均匀性：化学成分；碳化物（带状组织、网状、碳化物颗粒）； 轴承钢的分类 ISO将轴承钢分为：全淬透型、表面硬化型、不锈型和高温型4类轴承钢，17个钢号。 我国分类：高碳铬（全淬透型）、渗碳（表面硬化型）、不锈耐蚀和高温轴承钢。 高碳铬轴承钢：以GCr15为主，包括：铬钢 （ GCr6、GCr9、GCr15 ）;铬钼钢（GCr15 Mo) 含钼0.1%~0.4%提高淬透性；铬锰硅和铬硅钼钢GCr15 SiMn、GCr15 SiMo前者套圈20～30厚、后者用大于30mm的套圈；改型轴承钢，即高碳铬钢适当降C、Cr增加Mo、W、V,像GCrSiWV等以提高使用温度。 表面硬化轴承钢： 表面硬化轴承钢包括：表面渗碳、表面淬火和低淬透性轴承钢。 表面渗碳轴承钢：优质低碳或中碳合金钢、用于轧机、火车、矿山和重型车辆等，此类钢均加Cr/Ni/Mo/Mn等元素，像SCr420/ SCr420A/ SCr420B/ SCr420C等，我国G20CrNi2 MoA是代表钢号。 表面淬火轴承钢：高频淬火钢像SMn53/SCr465等。 低淬透性轴承钢：是表面硬化轴承钢，只需一般淬火 回火表面硬度可达到渗碳和高频淬火钢的水平。此类钢含Si/Mn/Cr/Nb/Mo,C在0.7%～1.2%左右。 中碳轴承钢：此类钢用于挖掘机、起重机、大型机床速度不高的大型轴承如：5CrNiMo/50CrNi/55SiMoV 等做内外圈，滚动体用如：65Mn、50CrV、55SiMo等。 不锈耐蚀轴承钢：用于化工、石油、造船和食品等行业的设备轴承和腐蚀环境下仪器仪表的轴承。此类钢有M体不锈、A体不锈和沉淀硬化型NG 不锈钢，如：9Cr18,9Cr18Mo,1Cr17Ni2 ,1Cr18Ni9Ti等。 高温轴承钢：用于航空、航天轴承，工作环境温度高于2000C 。此类钢有高温不锈钢（440C）、高速工具钢(Cr4Mo4 V)和渗碳高温钢(M315)。前二种为高碳钢，后一种为低碳钢。 防磁轴承钢：无磁性轴承钢70Mn15Al13Cr2V2 WMo 合金元素在中的作用轴承钢 轴承钢性能主要取决于钢的化学成分、纯净度和组织均匀性三方面，其中化学成分影响最大。这里重点介绍合金元素在高碳铬和渗碳轴承钢： 碳（C） 高碳铬轴承钢中含C在0.95 % ～1.05 %左右，以保证钢的淬透性、硬度和耐磨性。 渗碳轴承钢中含C量决定渗碳淬火后零件心部的硬度和淬透性。一般在0.08 % ～0.3 % 。 铬（Cr） Cr是碳化物形成的主要元素，作用是提高钢的淬透性和耐蚀性能，并可提高强度、硬度、耐磨性、弹性极限和屈服极限。含Cr在0.5 % ~1.65 %过高会增加残余A体而降低硬度。 在渗碳钢中可以调整淬透性，提高渗碳层耐磨性和力学性能。一般在 2.0 %以下，重负荷渗碳钢在5.0 %以下。高温轴承钢在14.0 %以上。 合金元素在中的作用轴承钢 锰 (Mn） Mn和Cr都是碳化物形成元素，但Mn是扩大奥式体元素，高温下碳化物形成A体。一般在0.1 % ～0.6 %之间，超过1.2 % ，残余A体增加，过热敏感性和裂纹倾向性增加。 硅（Si） 加硅可强化鉄素体，提高强度、弹性极限和淬透性。但过高会增加过热敏感性、裂纹和脱碳倾向性。一般不超过0.6 % 。 钼（Mo） 钼在高碳铬钢中为0.2%～0.4 % ，作用：提高淬透性和抗回火稳定性，细化退火组织，提高疲劳强度，改善力学性能。在渗碳钢中含量小于1.0 % 。 钒（v） 钒一般是残余元素，在特殊高碳轴承钢中钒是提高 耐磨性最有效的元素之一。能扩大球化退火温度范围、促进粒状珠光体（P）形成，细化晶粒、提高韧性。一般在0.2%~0.3%.高温轴承钢中2.0%以下。 钨（W） 一般轴承钢 中不含W,但高温轴承钢中是不可缺少的，钨可提高耐磨性、细化晶粒，提高韧性。 铝（Al） 在高碳铬钢中，Al是脱氧剂，与氮化合AlN,可细化晶粒。铝有固溶强化作用、可提高抗回火稳定性和高温硬度。含量一般不超1.0%。 钛（Ti） 钛在高碳铬钢中，是有害元素，与N亲和力强，夹杂物TiN坚硬，影响疲劳寿命。 铜（Cu） 铜为低熔点金属，在钢中存在易在加热时形成表面裂纹，同时易引起时效硬化，影响轴承精度，是有害元素。 其他元素 磷、硫、砷、铅、锡、锑和铋都是有害元素。 氧是有害元素，O≤6PPm；H、N都是有害元素。 二、轴承钢的组织转变 金属学基本知识： 鉄素体：C溶于α铁中的间隙固溶体，为体心立方晶格,可用F表示； 奥氏体：C溶于γ铁中的间隙固溶体，为面心立方晶格，可用A表示； 渗碳体：铁与碳形成的间隙化合物Fe3C ; 珠光体：鉄素体+渗碳体； 贝氏体：也是鉄素体+渗碳体，但α铁中C浓度较平衡浓度高，而渗碳体分散度大，称贝氏体； 马氏体：C在α铁中的过饱和固溶体； 加热时的组织转变 GCr15钢在室温下的平衡组织为珠光体+碳化物（Fe,Cr)3C 。加热到A1点以上，珠光体先转变为奥氏体，随温度升高，碳化物也溶于奥氏体。在奥氏体形核和长大的过程中，受加热温度、合金元素、原始组织的影响，奥氏体晶粒大小和均匀性有差别。 过冷奥氏体的转变 钢在奥氏体状态下，随温度降低到A1点以下，根据冷却速度不同，可能发生珠光体转变（扩散形转变）贝氏体转变（过渡型转变）和马氏体转变（非扩散型转变）。 珠光体转变： 快冷到A1点以下某一温度，发生珠光体转变时，条件不同，碳化物在鉄素体基体上可能是片状或粒状,形成片状或粒状珠光体。 1，片状珠光体的形成 片状珠光体是均匀化奥氏体在缓冷条件下形成的，珠光体和渗碳体呈片层状、交替混合组织。片间距约为150～450nm,当过冷度大、形核速度加快，形成的珠光体和渗碳体片层变薄，80～150nm的珠光体为索氏体，30～80nm的珠光体为屈氏体。 2，粒状珠光体的形成 粒状珠光体指分布在鉄素体基体上的渗碳体为球状的两相混合组织。GCr15球化退火后的珠光体组织。当奥氏体化温度不高、奥氏体成分不均、提高加热速度有利于粒状珠光体的形成。如：GCr15球化退火温度正常790～8100C ，当快速加热8500C保温30秒亦实现球化。 724 700 (775) 738 GCr9SiMn 305 630 585 775 685 G20Cr2Ni4 380 740 630 810 725 G20CrNi2Mo 200 708 (872) 770 GCr15SiMn 240 707 695 (900) 760 GCr15 Ms Ar3 Ar1 Ac3 (Acm) Ac1 牌号 A C D E F G S P Q 1148℃ 727℃ L A L+A L+ Fe3CⅠ 4.3%C 2.11%C 0.0218%C 6.69%C Fe Fe3C T° ( A+Fe3C ) Ld Ld+Fe3CⅠ A+Ld+Fe3CⅡ F A+F A+ Fe3CⅡ ( F+ Fe3C ) P P+F 0.77%C P+Fe3CⅡ Ld’ Ld’+Fe3CⅠ P+Ld’+Fe3CⅡ K 共晶相图 共析相图 匀晶相图 ( P+Fe3C ) 过冷奥氏体的冷却转变图 过冷奥氏体的冷却转变图分为等温转变图和连续冷却转变图。 等温转变图： 过冷奥氏体快冷到A1线以下某一温度，等温转变，奥氏体开始转变到终了转变，根据组织状态作出右图。此图曲线像C故叫C曲线，亦叫TTT曲线。左侧图为奥氏体化温度8600C、右侧温度10500C；左右图均分为珠光体和贝氏体型转变；左：A1～5200C 为P转变，右：A1~6500C为B转变。 等温转变图 连续转变曲线图 右图为奥氏体化后以不同速度连续冷却测得曲线图，叫CCT曲线。与TTT曲线相比,CCT开始转变温度有所降低,而孕育期较长.左图为奥氏体化温度 8600C 、右图为10500C ；左图可发生珠光体和贝氏体转变;右图只发生 珠光体转变。其原因10500C时二次碳化物已全部固溶，冷却时（7500C） 出现网状碳化物。当冷速快时可减缓。 连续转变曲线图 马氏体与贝氏体转变 马氏体转变： 钢中马氏体是C在α铁 中过饱和固溶体，其转变是非扩散型，过冷度大、转变速度快。马氏体开始转变温度与冷速无关，进一步深冷到某一温度,马氏体转变停止，该温度为转变终了温度。即使到终了温度，应有少量未转变的奥氏体，为残余奥氏体。在特殊条件下，等温也可形成马氏体。 影响MS的因素： 奥氏体的C含量和合金含量影响突出；C量增加马氏体点下降、除Co,Al外合金增加亦使其下降。 GCr15马氏体形态：常见有板条马氏体（C低0.3%）、当C量在1.0%～1.4%时为片状马氏体，此外还有蝶状和薄片状马氏体。 残余奥氏体及其稳定性： 淬火后残余奥氏体量大小与奥氏体化温度和原始组织相关，奥氏体化温度高、碳化物细化，残余奥氏体量增加。淬火后M体量大、奥氏体热稳定高。M点下停留时间长稳定性亦高。 贝氏体转变 贝氏体转变是 A1~MS点间的中温转变，贝氏体转变有一上限温度点BS ,只有到这温度以下才能发生.较高温度为上贝氏体、碳化物从母相A体析出，呈羽毛片状；较低温度为下贝氏体、碳化物从过饱和鉄素体中析出，呈针状； 轴承钢的冶炼 轴承钢的冶炼已成熟，电炉（转炉）+LF炉+真空脱气（VD,RH,VOD)+连铸等，高质量的轴承钢也有走：电渣重熔+真空感应炉+电渣重熔+模铸工艺路线c;