軸承鋼

軸承鋼是用來(lái)制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。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)。

軸承鋼又稱(chēng)高碳鉻鋼，含碳量ωc為1%左右，含鉻量ωcr為0.5%-1.65%。軸承鋼又分為高碳鉻軸承鋼、無(wú)鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼、中高溫軸承鋼及防磁軸承鋼六大類(lèi)。

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)，優(yōu)優(yōu)金屬偏析不得超過(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。

基本分類(lèi)
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。

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)。

應(yīng)用領(lǐng)域
軸承鋼是用于制造滾動(dòng)軸承的滾珠，滾柱和套筒等的鋼種，也可用于制作精密量具，冷沖模，機(jī)床絲杠、如沖模、量具、絲錐及柴油機(jī)油泵的精密偶件。軸承鋼是用來(lái)制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
軸承鋼生產(chǎn)主要執(zhí)行GB/T18254-2002標(biāo)準(zhǔn)和適應(yīng)于精鍛軸承用戶(hù)要求的萊鋼GCr15JD質(zhì)量協(xié)議，其中GCr15JD協(xié)議質(zhì)量要求嚴(yán)于GB/T18254-2002標(biāo)準(zhǔn)，GCr15JD要求氧含量≤10ppm、中心偏析級(jí)別≤1.0級(jí)、成分控制、定尺和尺寸偏差等均嚴(yán)于GB/T18254-2002標(biāo)準(zhǔn)。
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。

基本要求
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。

性能要求
為了滿足以上對(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。