什么是軸承鋼？軸承鋼是什么材質的鋼材

什(shen)么(me)是(shi)(shi)軸承鋼(gang)？軸承鋼(gang)是(shi)(shi)什(shen)么(me)材質的鋼(gang)材

軸(zhou)承鋼(gang)是(shi)用來制造(zao)滾珠(zhu)、滾柱和(he)軸(zhou)承套圈的鋼(gang)。軸(zhou)承在工(gong)作時承受著極大的壓力(li)和(he)摩(mo)擦(ca)力(li)，所以(yi)(yi)要求軸(zhou)承鋼(gang)有高而均勻的硬度和(he)耐(nai)磨性，以(yi)(yi)及高的彈性極限。對軸承鋼的化學成分的均勻性、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格，是所有鋼鐵生產中要求最嚴格的鋼種之一。

1976年國際(ji)標準(zhun)化組織ISO將一(yi)些通用的軸(zhou)(zhou)承鋼號納入國際(ji)標準(zhun)，將軸(zhou)(zhou)承鋼分為：
全淬透型軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼(gang)、表面硬化型軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼(gang)、不銹(xiu)軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼(gang)、高溫(wen)軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼(gang)等四類共17個鋼(gang)號。

有的國(guo)家增加一(yi)個類別為特殊用途的軸承(cheng)鋼(gang)或合金。我國(guo)已納入標準的軸承(cheng)鋼(gang)分(fen)類方法與ISO相似，分(fen)別對應(ying)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(lei)。

近五十年來我國還在軸(zhou)承(cheng)(cheng)鋼(gang)鋼(gang)種及其軸(zhou)承(cheng)(cheng)用材料方面，如無鉻軸(zhou)承(cheng)(cheng)鋼(gang)、中碳軸(zhou)承(cheng)(cheng)鋼(gang)、特殊(shu)用途軸(zhou)承(cheng)(cheng)鋼(gang)及合金、金屬陶瓷等取(qu)得了很(hen)大的進展。

高(gao)碳鉻(ge)軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼GCr15是世界上生(sheng)產量(liang)(liang)(liang)最大(da)的軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼，含碳Wc為(wei)(wei)1%左右(you)，含鉻(ge)量(liang)(liang)(liang)Wcr為(wei)(wei)1.5%左右(you)，從1901年誕生(sheng)至今100多年來(lai)，主要成分基(ji)本(ben)沒有改變，隨著科學技術的進步，研究工作任在繼續(xu)，產品質量(liang)(liang)(liang)不斷提高(gao)，占(zhan)世界軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼生(sheng)產總量(liang)(liang)(liang)的80%以上。以至于(yu)現在我們所(suo)說的軸(zhou)承鋼(gang)如果(guo)沒有(you)特殊的說明(ming)，那就是指GCr15。

軸承鋼主要用于制造滾動軸承的滾動體和套圈。由于軸承應具備長壽命、高精度、低發熱量、高速性、高剛性、低噪音、高耐磨性等特性，因此要求軸承鋼應具備：高硬度、均勻硬度、高彈性極限、高接觸疲勞強度、必須的韌性、一定的淬透性、在大氣的潤滑劑中的耐腐蝕性能。

為了達到(dao)上述性能(neng)要求，對軸承鋼的(de)化學成分(fen)均勻性、非(fei)金屬夾(jia)雜物(wu)(wu)含量(liang)和類(lei)型(xing)、碳化物(wu)(wu)粒度和分(fen)布(bu)、脫碳等要求嚴(yan)格。軸承鋼總體上向高(gao)質量(liang)、高(gao)性能(neng)和多品種方向發展。軸承用鋼按特性及應用環境劃分為：高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高溫軸承鋼、不銹軸承鋼及專用的特種軸承材料。

為適應高(gao)(gao)溫、高(gao)(gao)速(su)、高(gao)(gao)負(fu)荷、耐蝕、抗輻射的要(yao)求(qiu)，需要(yao)研制一系列具有(you)特殊性能的新型軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼(gang)。為了降低軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼(gang)的氧含量(liang)，發(fa)展了真空(kong)冶(ye)煉(lian)、電渣(zha)重(zhong)熔(rong)、電子束重(zhong)熔(rong)等(deng)軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼(gang)的冶(ye)煉(lian)技術。而大批量(liang)軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼(gang)的冶(ye)煉(lian)由(you)電弧爐熔(rong)煉(lian)，發(fa)展成各(ge)種(zhong)類型初煉(lian)爐加爐外精(jing)煉(lian)。

目前，采用(yong)容量大(da)于60噸(dun)初煉(lian)爐(lu)＋LF／VD或RH＋連(lian)鑄＋連(lian)軋工藝生產軸承鋼，以(yi)達(da)到高質(zhi)量、高效(xiao)率、低(di)能耗之(zhi)目的。在熱處理工藝方(fang)面，由(you)車(che)底式爐(lu)、罩式爐(lu)發(fa)展成連(lian)續可控(kong)氣氛退火爐(lu)熱處理。目前，連續熱處理爐型最長為150m，加工生產軸承鋼的球化組織穩定和均勻，脫碳層小，消耗能量低。

20世紀70年代以(yi)來，隨著經(jing)濟發(fa)(fa)展(zhan)和(he)工(gong)業(ye)技(ji)術進步，軸(zhou)(zhou)承(cheng)的(de)(de)應用(yong)范圍擴大(da)；而國際貿易(yi)的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)，又(you)推動了軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼標(biao)準國際化和(he)新技(ji)術、新工(gong)藝(yi)及新裝備的(de)(de)開(kai)發(fa)(fa)和(he)應用(yong)，效率高、質量高、成本低的(de)(de)配套技(ji)術和(he)工(gong)藝(yi)裝備應運而生(sheng)。

日本(ben)和(he)德國等均建成(cheng)了高潔凈度、高質(zhi)(zhi)量的(de)軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼(gang)(gang)(gang)生(sheng)產線，使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)產量迅速增加，鋼(gang)(gang)(gang)的(de)質(zhi)(zhi)量和(he)疲勞壽命大幅度提高。日本(ben)和(he)瑞典(dian)生(sheng)產的(de)軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)氧含量降到10ppm以下。80年代末期，日本(ben)山陽特鋼(gang)(gang)(gang)公司的(de)先進(jin)水平為(wei)5.4ppm，達到了真空重熔軸(zhou)(zhou)承(cheng)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)水平。

軸(zhou)承的接(jie)觸疲勞壽命對鋼組織的均勻(yun)性非常敏感(gan)。提(ti)高(gao)潔凈度(減少鋼(gang)中的(de)雜質元(yuan)素和夾雜物含量)，促使鋼(gang)中的(de)非金屬夾雜物和碳化物細小均勻分(fen)布，可(ke)以提(ti)高(gao)軸(zhou)承鋼(gang)的(de)接(jie)觸疲勞壽命。

軸承鋼使用狀態下的組織應是回火馬氏體基體上均勻分布著細小的碳化物顆粒，這樣的組織可以賦予軸承鋼所需要的性能。高碳軸承鋼中的主要合金元素有碳、鉻、硅、錳、釩等。

如何(he)獲得球化組織是(shi)軸(zhou)承鋼生(sheng)產中的重要(yao)問題，控軋控冷是(shi)先進軸(zhou)承鋼的重要(yao)生(sheng)產工(gong)藝。通過(guo)控軋或軋后(hou)快冷消(xiao)除了網狀碳化(hua)物(wu)，獲得合適的預(yu)備(bei)組織，可以(yi)縮短軸承鋼球化(hua)退火(huo)時間，細化(hua)碳化(hua)物(wu)，提高疲(pi)勞壽命。

近年來，俄羅斯和(he)日本采(cai)(cai)用低(di)溫控(kong)軋(800℃～850℃以下)，軋后采(cai)(cai)用空冷加短時間退火，或(huo)完全取消球化退火工藝(yi)，就可得到合格的軸承(cheng)鋼組織。

軸承鋼的650℃溫(wen)(wen)加(jia)工也是新型技術。共析鋼或高(gao)碳鋼熱加(jia)工前若具(ju)有細(xi)晶粒組(zu)織或在(zai)加(jia)工過程能形成細(xi)晶粒，則(ze)在(zai)(0.4～0. 6)熔化溫(wen)(wen)度(du)范圍內，在(zai)一定應(ying)變速率(lv)下，呈(cheng)現(xian)出(chu)超塑(su)性。

美國海軍(jun)研究院(NSP)對5 2100鋼進行(xing)了(le)650℃溫加工(gong)試驗表(biao)明，在650℃下(xia)真應變，2.5不發(fa)生斷裂。因此，有可能以650℃溫加工來代替高溫加工并與球化退火工藝結合起來，這對簡化設備和工序、節約能源、提高質量有重要意義。

在(zai)熱處理(li)方(fang)面(mian)，在(zai)提(ti)高(gao)球(qiu)化退(tui)火(huo)質量，獲得細小、均勻、球(qiu)形的碳化物以(yi)及縮(suo)短退(tui)火(huo)時(shi)間或取消球(qiu)化退(tui)火(huo)工(gong)序的研究(jiu)方(fang)面(mian)有了進展，即(ji)盤條(tiao)生(sheng)產采用兩次(ci)組(zu)織退(tui)火(huo)，將拉(la)拔后的720℃～730℃再結(jie)晶退(tui)火(huo)改為(wei)760 ℃的組(zu)織退(tui)火(huo)。這(zhe)樣可以(yi)得到(dao)硬度低、球(qiu)化好、無網狀碳化物的組(zu)織，關鍵要保證中間拉(la)拔減面(mian)率≥14%。該工(gong)藝使(shi)熱處理(li)爐的效率提(ti)高(gao)25%～30%。連續式球化退火熱處理技術是軸承鋼熱處理的發展方向。

各國都在研究和開發新型軸承鋼，擴大應用和代替傳統的軸承鋼。如快速滲碳軸承鋼，通過改變化學成分來提高滲碳速度，其中碳含量由傳統的0.08%～0.20%提高到0.45%左右，滲碳時間由7小時縮短到30 分鐘。

開發了(le)高(gao)頻淬火(huo)軸承(cheng)鋼，用普通(tong)中碳鋼或(huo)中碳錳(meng)、鉻鋼，通(tong)過(guo)高(gao)頻加熱淬火(huo)來代替普通(tong)軸承(cheng)鋼，既簡化了(le)生產工序(xu)又降(jiang)低了(le)成本，并提高(gao)了(le)使用壽命。

日(ri)本研制的(de)(de)GCr465、SCM465疲勞壽命比SUJ2高(gao)2～4倍。由于在(zai)高(gao)溫、腐蝕、潤(run)滑條件惡(e)劣(lie)的(de)(de)環(huan)境下使用軸承愈來愈多，過去使用的(de)(de)M50(CrMo4V)、440C(9Cr18Mo)等軸承鋼已不能滿足使用要(yao)求，急需研制加工性能好、成本低、疲勞壽命長、能適合不同目的和用途的軸承用鋼，如高溫滲碳鋼 M50NiL、易加工不銹軸承鋼50X18M以及陶瓷軸承材料等。

針對GCr15SiMn鋼淬透性低的弱點，我國開發了高淬透性和淬硬性軸承鋼GCr15SiMo，其淬硬性HRC≥60，淬透性J60≥25mm。GCr15SiMo的接觸疲勞壽命L10和L50分別比GCr15Si Mn提高73%和68%，在相同使用條件下，用G015SiMo鋼制造的軸承的使用壽命是GCr15SiMo鋼的兩倍。

近年來(lai)，我國還(huan)開發了能節約(yue)能源、節約(yue)資(zi)源和抗沖擊的(de)GCr4軸承(cheng)鋼。與GCr15相比，GCr4的(de)沖擊值提高了66%～104%，斷裂(lie)韌(ren)性提高了67%，接(jie)觸(chu)疲勞壽(shou)命L10提高了12%。GCr4鋼軸承(cheng)采用高溫加(jia)熱(re)表面(mian)淬火熱(re)處理工藝。與全淬(cui)透的(de)GCr15鋼軸(zhou)(zhou)承(cheng)相(xiang)比，GCr4鋼軸(zhou)(zhou)承(cheng)的(de)壽命明顯提高，可用于重載(zai)高速列(lie)車軸(zhou)(zhou)承(cheng)。

今后軸(zhou)(zhou)承鋼主要向(xiang)高(gao)潔凈度(du)和性能多樣化兩(liang)個(ge)方向(xiang)發展。提(ti)高(gao)軸(zhou)(zhou)承鋼的潔凈度(du)，特別是(shi)降低鋼中的氧含量，可(ke)以明顯(xian)延長軸(zhou)(zhou)承的壽命。

氧含量由28ppm降低到5ppm，疲勞壽命可以延長1個數量級。為了延長軸承鋼的壽命，人們多年來一直致力于開發應用精煉技術來降低鋼中的氧含量。通過不懈的努力，軸承鋼中的最低氧含量已從20世紀60 年代的28ppm 降低到90年代的5ppm。

目前，我國(guo)可(ke)以將軸承鋼(gang)中(zhong)的最(zui)低氧含量(liang)控制在 10ppm左右。軸承使用環境的變化要求軸承鋼必須具備性能的多樣化。如設備轉速的(de)(de)(de)提(ti)高，需要(yao)準高溫(wen)用(yong)(200℃以下)軸(zhou)承(cheng)鋼(gang)(gang)(通常采(cai)用(yong)在 SUJ2鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)基礎上(shang)提(ti)高Si含(han)量、添加V和Nb的(de)(de)(de)方法來(lai)達到抗軟化和穩(wen)定(ding)尺(chi)寸的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de))；腐蝕應用(yong)場(chang)合，需要(yao)開(kai)發不銹軸(zhou)承(cheng)鋼(gang)(gang)；為了簡化工藝，應該開(kai)發高頻淬火(huo)軸(zhou)承(cheng)鋼(gang)(gang)和短時滲碳軸(zhou)承(cheng)鋼(gang)(gang)；為了滿足航(hang)空航(hang)天的(de)(de)(de)需要(yao)，應開(kai)發高溫(wen)軸(zhou)承(cheng)鋼(gang)(gang)。

（來源:軸承(cheng)雜志社）