国内铁路轴承等温淬火现状3.1.材料
GCr15
GCr18Mo （SKF－24）
0.90~1.05%C、1.65~1.95%Cr、0.15~0.25%Mo、0.20~0.40%Mn 3.2.HT工艺
230～240℃×3.5h 100％B L等温淬火
未采用B L＋M原因：↑αk、防止套圈脆断
↑表层压应力防止过盈装配崩裂
↓淬火变形工艺简单（不回火）
3.3.设备
自动生产线转底、推盘、输送带式
周期式淬火冷却槽＋等温槽＋清洗槽
硝盐等温（50％KNO3＋50％NaNo3＋少量水）
清洗 60～80℃水
3.3.1.南京浦镇车辆厂 B等温淬火生产线
X1轴承套圈 GCr18Mo
奥地利爱协林
同一工件硬度≤1HRC
同一批工件硬度≤2HRC
60～61.5HRC 235～240℃×5h HRC↓≤1
组织：B L＋M
变形：涨大量稳定、椭圆变形↓
3.3.2.瓦房店轴承集团 B等温淬火生产线
NJP3226X轴承外圈 GCr18Mo
北京爱协林 REDS270－CN 转底式
工艺流程：上料台上料→保护气氛转底炉加热
→淬火槽升降送料机械手→淬火平台→淬火槽淬火
→等温槽升降送料机械手→等温淬火槽→风冷却台风冷
→热水浸洗→漂洗→烘干机
→卸料台卸料
工艺曲线：
材料：GCr18Mo HRC60～60.5 金相组织 3级
3.3.3.宁波华海轴承 B等温淬火简易生产线
轴承：FC202870、6488240 轧机轴承
HRC59.5～61
变形：FC405819 椭圆度 0.06~0.20mm
径向涨大 0.55～0.70mm
高度涨大 0.15～0.20mm
M轴承
4.1.影响轴承寿命的因素及其控制
影响轴承寿命的材料因素
滚动轴承的早期失效形式，主要有：破裂、塑性变形、磨损、腐蚀、疲劳
在正常条件下主要是接触疲劳
主要内在影响因素：硬度、强度、韧性、耐磨性、抗蚀性、内应力状态（服役条件之外）4.1.1. 淬火钢中的马氏体
高碳铬钢原始组织：粒状珠光体
淬火＋低温回火：淬火马氏体 M中含碳量，明显影响钢的力学性能
GCr15钢淬火M含碳量为0.5％～0.56％可获得抗失效能力最强的综合力学性能。
M：隐晶马氏体，测得的含碳量是平均含碳量。
4.1.2. 淬火钢中的残留奥氏体
高碳铬钢经正常淬火后，可含有8％～20％Ar（残留奥氏体）。
轴承零件中的Ar有利也有弊，Ar含量应适当。
Ar％↑硬度、接触疲劳寿命均随之而增加，
达到峰值后又随之而降低
Ar的有利作用必须是在Ar稳定状态之下，
如果自发转变为马氏体，将使钢的韧性急剧降低而脆化。
轴承受载较小时：Ar发生少量变形，既消减了应力峰，又使已变形的Ar加工强化和发生应力应变诱发马氏体相变而强化，Ar量增多对接触疲劳寿命的影响减小
轴承受载较大时：Ar较大的塑性变形与基体会局部产生应力集中而破裂，从而使寿命降低
4.1.3.淬火钢中的未溶碳化物
淬火钢中未溶碳化物的数量、形貌、大小、分布
受钢的化学成分和淬火前原始组织的影响
受奥氏体化条件的影响。
承载时（特别是碳化物呈非球形）与基体引起应力集中而产生裂纹，从而会降低韧性和疲劳抗力。
淬火未溶碳化物
影响钢的性能
影响淬火马氏体的含碳量和Ar含量及分布，从而对钢的性能产生附加影响。
淬火未溶碳化物过多对钢的综合力学性能和失效抗力是有害的。
轴承钢淬火后有少量未溶碳化物是必要的耐磨性获得细晶粒隐晶马氏体
要求未溶碳化物少（数量少）、
小（尺寸小）、
匀（大小彼此相差很小，而且分布均匀）、
圆（每粒碳化物皆呈球形）。
适当降低轴承钢的含碳量是提高制件使用寿命的途径之一。
4.1.4.淬火回火后的残留应力
轴承零件经淬火低温回火后，仍具有较大的内应力。
表面残留压应力的增大，疲劳强度随之增高（过大的残留应力可能引起零件的变形）
表面残留内应力为拉应力时，则使疲劳强度降低。
4.1.
5.钢的杂质含量
杂质：非金属夹杂物有害元素（酸溶）
如氧含量越高，氧化物夹杂物就越多
钢中杂质对力学性能和制件抗失效能力的影响与杂质的类型、性质、数量、大小及形状有关
通常都有降低韧性、塑性和疲劳寿命的作用
对于在高应力下工作的轴承零件，必须降低制造用钢的含氧量
例外：钢中的MnS夹杂物
因形状呈椭球状
能够包裹危害较大的氧化物夹杂
对疲劳寿命降低影响较小甚至还可能有益。
4.2.影响轴承寿命的材料因素的控制
4.2.1. 淬火前钢的原始组织的控制
高温（1050℃）奥氏体化速冷至630℃等温正火获得伪共析细珠光体组织
冷至420℃等温处理，获得贝氏体组织。
采用锻轧余热快速退火，获得细粒状珠光体组织，以保证钢中的碳化物细小和均匀分布。
这种状态的原始组织在淬火加热奥氏体化时
除了溶入奥氏体中的碳化物外，未溶碳化物将聚集成细粒状。
4.2.2. 淬火马氏体的含碳量（即淬火加热后的奥氏体含碳量）
淬火加热温度↑（时间一定），
钢中未溶碳化物数量减少（淬火马氏体含碳量增高）
残留奥氏体数量↑
硬度则先随着淬火温度的增高而增加，达到峰值后又随着温度的升高而降低
当淬火加热温度一定时，随着奥氏体化时间的延长
未溶碳化物的数量减少
残留奥氏体数量增多
硬度增高时间较长时，这种趋势减缓
原始组织中碳化物细小硬度峰移向较低温度
最佳组织组成 GCrl5钢
淬火后未溶碳化物～7％
具有细小弥散分布碳化物的原始组织，淬火加热保温时，未溶的细小碳化物会聚集长大，使其粗化。
因此，对于具有这种的原始组织轴承零件淬火加热时间不宜过长，采用快速加热奥氏体化淬火工艺，将可获得更高的综合力学性能。
残留奥氏体～9％
隐晶马氏体平均含碳量～0．55％
4.2.3. 残留压应力在淬火加热时通入渗碳或渗氮的气氛，进行短时间的表面渗碳或渗氮
GCrl5钢淬火加热时奥氏体实际含碳量不高
远低于相图上示出的平衡浓度，因此可以吸碳（或氮）
当奥氏体含有较高的碳或氮后，其Ms降低
淬火时表层较内层和心部后发生马氏体转变，产生了较大的残留压应力。
GCrl5钢以渗碳气氛和非渗碳气氛加热淬火处理后，表面渗碳的寿命比未渗碳的提高其原因就是渗碳的零件表面具有较大的残留压应力。
国外机械行业的轴承热处理（淬火）方法
热处理质量好坏直接关系着后续的加工质量以致最终影响零件的使用性能及寿命，同时热处理又是机械行业的能源消耗大户和污染大户。近年来，随着科学技术的进步及其在热处理方面的应用，热处理技术的发展主要体现在以下几个方面：
5.1.清洁热处理绿色环保热处理
热处理生产形成的废水、废气、废盐、粉尘、噪声及电磁辐射等均会对环境造成污染。解决热处理的环境污染问题，
采用天然气燃料，使用气体渗碳、碳氮共渗及真空热处理技术替代盐浴处理以减少废盐及含CN-有毒物对水源的污染；采用水溶性合成淬火油代替部分淬火油，采用生物可降解植物油代替部分矿物油以减少油污染。
5.2.精密热处理
精密热处理有两方面的含义：一方面是根据零件的使用要求、材料、结构尺寸，利用物理冶金知识及先进的计算机模拟和检测技术，优化工艺参数，达到所需的性能或最大限度地发挥材料的潜力；另一方面是充分保证优化工艺的稳定性，实现产品质量分散度很小（或为零）及热处理畸变为零。
5.3.节能热处理
选择一次能源；充分利用废热、余热；采用耗能低、周期短的工艺代替周期长、耗能大的工艺等。5.4.少无氧化热处理
采用保护气氛加热替代氧化气氛加热到精确控制碳势、氮势的可控气氛加热。
热处理后零件的性能得到提高，热处理缺陷如脱碳、裂纹等大大减少，热处理后的精加工留量减少，提高了材料的利用率和机加工效率。真空加热气淬、真空或低压渗碳、渗氮、氮碳共渗及渗硼等可明显改善质量、减少畸变、提高寿命。
5.5.常规轴承热处理工艺
5.5.1.高碳铬轴承钢的退火等温球化退火
高碳铬轴承钢的球化退火是为了获得铁素体基体上均匀分布着细、小、匀、圆的碳化物颗粒的组织，为以后的冷加工及最终的淬回火作组织准备。
传统的球化退火工艺是在略高于Ac1的温度（如GCr15为780~810℃）保温后随炉缓慢冷却（25℃/h）至650℃以下出炉空冷。该工艺热处理时间长（20h以上），且退火后碳化物的颗粒不均匀，影响以后的冷加工及最终的淬回火组织和性能。之后，根据过冷奥氏体的转变特点，开发等温球化退火工艺：在加热后快冷至Ar1以下某一温度范围内（690~720℃）进行等温，在等温过程中完成奥氏体向铁素体和碳化物的转变，转变完成后可直接出炉空冷。该工艺的优点是节省热处理时间（整个工艺约12~18h）, 处理后的组织中碳化物细小均匀。另一种节省时间的工艺是重复球化退火：第一次加热到810℃后冷却至650℃，再加热到790℃后冷却到650℃出炉空冷。该工艺虽可节省一定的时间，但工艺操作较繁。
5.5.2. 高碳铬轴承钢的马氏体淬回火
常规马氏体淬回火的组织与性能
组织：马氏体、残余奥氏体、未溶（残留）碳化物组成
马氏体的组织形态：在金相显微镜下（放大倍数一般低于1000倍）
马氏体可分为板条状马氏体和片状马氏体两类典型组织，一般淬火后为板条和片状马氏体的混合组织或称介于二者之间的中间形态--枣核状马氏体--轴承行业上所谓的隐晶马氏体、结晶马氏体
在高倍电镜下：其亚结构可分为位错缠结和孪晶。其具体的组织形态主要取决于基体的碳含量
奥氏体温度越高，原始组织越不稳定，则奥氏体基体的碳含量越高，淬后组织中残余奥氏体越多，片状马氏体越多，尺寸越大，亚结构中孪晶的比例越大，且易形成淬火显微裂纹。
基体碳含量低于0.3%时，马氏体主要是位错亚结构为主的板条马氏体；基体碳含量高于0.6%时，马氏体是位错和孪晶混合亚结构的片状马氏体；基体碳含量为0.75%时，出现带有明显中脊面的大片状马氏体，且片状马氏体生长时相互撞击处带有显微裂纹。
随奥氏体化温度的提高，淬后硬度提高，韧性下降，但奥氏体化温度过高则因淬后残余奥氏体过多而导致硬度下降。
常规马氏体淬火后的组织中残余奥氏体的含量一般为6~15%。
残余奥氏体为软的亚稳定相，在一定的条件下（如回火、自然时效或零件的使用过程中），其失稳发生分解为马氏体或贝氏体。分解带来的后果是零件的硬度提高，韧性下降，尺寸发生变化而影响零件的尺寸精度甚至正常工作。
对尺寸精度要求较高的轴承零件，一般希望残余奥氏体越少越好，如淬火后进行补充水冷或深冷处理，采用较高温度的回火等。
残余奥氏体可提高韧性和裂纹扩展抗力，一定的条件下，工件表层的残余奥氏体还可降低接触应力集中，提高轴承的接触疲劳寿命，这种情况下在工艺和材料的成分上采取一定的措施来保留一定量的残余奥氏体并提高其稳定性，如加入奥氏体稳定化元素Si、Mn, 进行稳定化处理等。
常规马氏体淬回火工艺
加热到830~860℃保温后，在油中进行淬火，低温回火
GCr15钢制轴承：150~180℃
GCr15SiMn钢制轴承件：170~190℃
—50~-78℃的冷处理
马氏体分级淬火以稳定残余奥氏体获得高的尺寸稳定性和较高的韧性。
马氏体淬回火的变形及尺寸稳定性
零件的形状与尺寸、原始组织的均匀性、淬火前的粗加工状态、淬火时的加热速度与温度、工件的摆放方式、入油方式、淬火介质的特性与循环方式、介质的温度等均影响零件的变形。
控制变形的措施：采用旋转淬火、压模淬火、控制零件的入油方式等
由蒸气膜阶段向沸腾期的转变温度过高时，大的冷速而产生大的热应力使低屈服点的奥氏体发生变形而导致零件的畸变。
变形是单个零件或零件之间浸油不均匀造成，尤其是采用新油是更易出现这种情形。
在Ms点的冷却速度对变形起决定性作用，在Ms点及以下温度采用低的冷速可减少变形。
由于冷却方式不同，套圈的直径将有不同程度的“增大”，且随介质温度的提高，套圈大小端的直径增大程度趋于一致，即“喇叭”状变形减小，同时，套圈的椭圆变形减小；内圈因刚度较大，其变形小于外圈。
5.5.3.贝氏体等温淬火
扩大了GCr15钢应用范围，一般地GCr15钢M淬火时套圈有效壁厚在12mm以下，但BL淬火时由于硝盐冷却能力强，若采用搅拌、串动、加水等措施，套圈有效壁厚可扩大至28mm左右。
硬度稳定、均匀性好:由于BL转变是一个缓慢过程，一般GCr15钢需4h，GCr18Mo钢需5h，套圈在硝盐中长时间等温，表面心部组织转变几乎同时进行，因此硬度稳定、均匀性好，一般GCr15钢BL淬火后硬度在59～61HRC,均匀性≤1HRC。
减少淬火、磨削裂纹在铁路、轧机轴承生产中，由于套圈尺寸大、重量重，油淬火时M组织脆性大，为使淬火后获得高硬度常采取强冷却措施，结果导致淬火微裂纹；由于M淬火后表面为拉应力，在磨加工时磨削应力的叠加使整体应力水平提高，易形成磨削裂纹，造成批量废品。而BL淬火时，由于BL组织比M组织韧性好得多，同时表面形成高达-400～-500MPa的压应力，极大地减小了淬火裂纹倾向[19]；在磨加工时表面压应力抵消了部分磨削应力，使整体应力水平下降，大大减少了磨削裂纹。
轴承使用寿命提高对于承受大冲击载荷的铁路、轧机轴承等，经M淬火后使用时主要失效形式为：装配时内套开裂，使用过程中受冲击外圈挡边掉块、内圈碎裂，而等温淬火轴承由于冲击韧性好、表面压应力，无论装配时内套开裂，还是使用过程中外套挡边掉块、内套碎裂倾向性大大减小，且可降低滚子的边缘应力集中。因此，经等温淬火后比M淬火后平均寿命及可靠性提高。
渗碳、渗氮及碳氮共渗
低碳钢渗碳、渗氮及碳氮共渗乙炔低压渗碳工艺
高碳铬轴承钢的渗碳或碳氮共渗残余应力
表面改性技术
离子注入
表面涂覆物理气相沉积（PVD）化学气相沉积（CVD）、射频溅射、离子喷涂、化学镀等
表面加热淬火大型轴承的热处理
表面为硬而耐磨的马氏体组织，心部为韧性较好的索氏体、屈氏体
减少大型轴承套圈的淬火变形和硬度不均匀性
提高轴承钢性能的热处理工艺 近年来风电工程、高速铁路迅猛发展,在这些工程中大量使用各类轴承,对轴承寿命提出越来越高的要求。本文以通过热处理提高轴承钢性能为目标,首先测定几种国产与进口轴承钢试样的组织和力学性能,利用XRD测定试样的残余奥氏体含量,利用SEM分析国内外轴承钢组织的差别。在此基础上,设计了细化轴承钢中的碳化物颗粒的热处理工艺,并测定处理后各试样的组织与性能。通过不同的热处理工艺,使轴承钢中残余奥氏体量处在不同范围,测定处理后试样的力学性能,从而得出残余奥氏体含量对轴承钢性能的影响规律。对轴承钢进行了贝氏体等温淬火研究,分析了贝氏体转变规律以及贝氏体转变量对轴承性能的影响及贝氏体组织与马氏体组织的断裂机理,并利用XRD测定马氏体淬回火与贝氏体等温淬火处理后试样的残余应力。经过研究分析、归纳,得到以下结论:进口轴承中对轴柱与轴套马氏体数量分别控制在不同范围,与国产轴承钢相比,进口轴承中马氏体针、碳化物细小、分布均匀,残余奥氏体含量低,有些甚至完全消除残余奥氏体。进口轴承耐磨性能优于国产轴承。GCr15经完全奥氏体化后贝氏体等温淬火和完全奥氏体化后马氏体等温淬火再中温回火预处理的碳化物细化效果佳,终处理后的碳化物细小、均匀、分布弥散,同时细化了奥氏体晶粒。但由于热处理后的残余奥氏体含量也偏高,碳化物含量降低,以及碳化物不圆整的原因,轴承试样的综合力学性能反而略有下降。预处理为球化退火的轴承试样综合性能最佳。进行碳化物细化处理工艺必须同时控制好碳化物的圆整度和残余奥氏体含量。GCr15经870℃奥氏体化后淬火160℃盐浴中等温20min 后空冷,奥氏体产生热稳定化,最终回火后残余奥氏体量增加至14.2%,等温时间延长至60min,残余奥氏体含量不再继续增加。马氏体淬火后立即进行冷处理能有效消除试样中的残余奥氏体,使之降低到5%以下。残余奥氏体含量过多,则显著降低试样的强度和硬度。并且其对轴承试样的冲击韧性也无明显改善。试样马氏体等温60min后,少量残余奥氏体转变为等温马氏体,使轴承试样的耐磨损性能提高了32.1%。轴承试样经冷处理减少其残余奥氏体量后,试样强度、韧性有所下降,但硬度、耐磨性能均有提高,耐磨损性能比未经冷处理试样提高了35.7%。GCr15经870℃奥氏体化后,于240℃以不同时间等温油冷或空冷后得到的组织组成为针状马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+残余碳化物。等温初期,贝氏体转变较快,下贝氏体随等温时间延长而长大,等温到一定时间后下贝氏体转变速率下降,贝氏体不再继续长大。贝氏体转变量在45.1%左右时,轴承试样的综合性能最佳。耐磨性能比马氏体淬回火试样提高了47.5%。GCr15经马氏体淬回火处理,试样断裂机制为微孔聚集型断裂,而经贝氏体等温淬火处理后,断裂机制转变为解理断裂。贝氏体转变后试样表面的残余压应力高于马氏体淬回火组织。
锻造对金属组织、性能的影响与锻件缺陷 锻件的缺陷包括表面缺陷和部缺陷。有的锻件缺陷会影响后续工序的加工质量，有的则严重影响锻件的性能，降低所制成品件的使用寿命，甚至危及安全。因此，为提高锻件质量，避免锻件缺陷的产生，应采取相应的工艺对策，同时还应加强生产全过程的质量控制。 概要介绍三方面的问题：锻造对金属组织、性能的影响与锻件缺陷；锻件质量检验的容和方法；锻件质量分析的一般过程。 （一）锻造对金属组织和性能的影响 锻造生产中，除了必须保证锻件所要求的形状和尺寸外，还必须满足零件在使用过程中所提出的性能要求，其中主要包括：强度指针、塑性指针、冲击韧度、疲劳强度、断裂韧度和抗应力腐蚀性能等，对高温工作的零件，还有高温瞬时拉伸性能、持久性能、抗蠕变性能和热疲劳性能等。 锻造用的原材料是铸锭、轧材、挤材和锻坯。而轧材、挤材和锻坯分别是铸锭经轧制、挤压及锻造加工后形成的半成品。锻造生产中，采用合理的工艺和工艺参数，可以通过下列几方面来改善原材料的组织和性能： 1）打碎柱状晶，改善宏观偏析，把铸态组织变为锻态组织，并在合适的温度和应力条件下，焊合部孔隙，提高材料的致密度； 2）铸锭经过锻造形成纤维组织，进一步通过轧制、挤压、模锻，使锻件得到合理的纤维方向分布； 3）控制晶粒的大小和均匀度； 4）改善第二相（例如：莱氏体钢中的合金碳化物）的分布； 5）使组织得到形变强化或形变——相变强化等。 由于上述组织的改善，使锻件的塑性、冲击韧度、疲劳强度及持久性能等也随之得到了提高，然后通过零件的最后热处理就能得到零件所要求的硬度、强度和塑性等良好的综合性能。 但是，如果原材料的质量不良或所采用的锻造工艺不合理，则可能产生锻件缺陷，包括表面缺陷、部缺陷或性能不合格等。 （二）原材料对锻件质量的影响 原材料的良好质量是保证锻件质量的先决条件，如原材料存在缺陷，将影响锻件的成形过程及锻件的最终质量。 如原材料的化学元素超出规定的围或杂质元素含量过高，对锻件的成形和质量都会带来较大的影响，例如：S、B、Cu、Sn等元素易形成低熔点相，使锻件易出现热脆。为了获得本质细晶粒钢，钢中残余铝含量需控制在一定围，例如Al酸0．02％～0．04％（质量分数）。含量过少，起不到控制晶粒长大的作用，常易使锻件的本质晶粒度不合格；含铝量过多，压力加工时在形成纤维组织的条件下易形成木纹状断口、撕痕状断口等。又如，在1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢中，Ti、Si、Al、Mo的含量越多，则铁素体相越多，锻造时愈易形成带状裂纹，并使零件带有磁性。 如原材料存在缩管残余、皮下起泡、严重碳化物偏析、粗大的非金属夹杂物（夹渣）等缺陷，锻造时易使锻件产生裂纹。原材料的树枝状晶、严重疏松、非金属夹杂物、白点、氧化膜、偏析带及异金属混人等缺陷，易引起锻件性能下降。 原材料的表面裂纹、折叠、结疤、粗晶环等易造成锻件的表面裂纹。 （三）锻造工艺过程对锻件质量的影响 锻造工艺过程一般由以下工序组成，即下料、加热、成形、锻后冷却、酸洗及锻后热处理。锻造过程中如果工艺不当将可能产生一系列的锻件缺陷。 加热工艺包括装炉温度、加热温度、加热速度、保温时间、炉气成分等。如果加热不当，例如加热温度过高和加热时间过长，将会引起脱碳、过热、过烧等缺陷。 对于断面尺寸大及导热性差、塑性低的坯料，若加热速度太快，保温时间太短，往往使温度分布不均匀，引起热应力，并使坯料发生开裂。 锻造成形工艺包括变形方式、变形程度、变形温度、变形速度、应力状态、工模具的情兄和润滑条件等，如果成形工艺不当，将可能引起粗大晶粒、晶粒不均、各种裂纹、折叠。寒流、涡流、铸态组织残留等。 锻后冷却过程中，如果工艺不当可能引起冷却裂纹、白点、网状碳化物等。 （四）锻件组织对最终热处理后的组织和性能的影响
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
轴承钢质量认定材料 1、产品研制和生产历史： 莱钢生产轴承钢已经有30多年的历史，一直按照模铸的方法生产，在2001年以前一直按照YB/T 9-1968标准生产，2001年底开始按照YJZ 84临时供货协议要求对高碳铬轴承钢进行生产，2002年4月份按照GB/T 18254-2000标准要求进行生产。2002年9月特殊钢厂实现全连铸，11月开始开发以连铸工艺生产轴承钢。2003年5月份，开始按照GB/T 18254-2002标准进行生产。 2、产品特点： 生产工艺：铁水＋废钢――50t电炉 特殊钢广泛地应用于各个工业领域与人民生活， 它是目前人们关注的重大装备制造和国家重点工程建设 所需的关键材料，是钢铁材料中的高技术含量产品， 其生产和应用情况代表了一个国家的工业化发展水平， 特殊钢占钢总量的比例、特殊钢产品结构、特殊钢质 量和特殊钢应用等是反映一个国家钢铁工业发展的重要 标志。高品质特殊钢应该至少包括了以下两个方面的 含义：一是工业化过程中先进装备制造所需要的特殊 钢品种；二是表现出高质量特征的特殊钢与不断发展 的新型特殊钢品种。应该说，高品质特殊钢是特殊钢 中的高端产品与升级换代产品。 １．特殊钢行业发展的新时期已经到来 建国６０多年来，我国特殊钢行业经历的阶段有： 从１９４９年到１９７８年的３０年间。我国形成了适合计划 经济体系要求的特殊钢行业体系。全国１０多个特殊钢 企业，几乎每一个都可以生产８大钢类，形成了品种 门类齐全的特殊钢生产企业。当时，生产特殊钢大都 是采用废钢电炉流程生产，认为采用电炉流程生产的 品种即为特殊钢。应该说特殊钢行业的生产满足了当 、综合化 对发展高品质特殊钢产业的认识 董 瀚 生产工艺流程的多样化；废钢电炉流程、高炉转炉流 程、特殊冶金流程等）等方向发展，努力满足各种 装备制造的需求。这一时期常常是以引进装备的需求 作为特殊钢企业的产品发展方向。应该说，多样化是 这一时期的主要特征。年产量从数十吨级到百万吨级 的特钢企业并存，生产特殊钢的厂家数量难以统计， 工艺流程多样化、产品质量参差不齐。虽然基本满足 了一些产业发展的需求，如满足了汽车行业发展对特 殊钢的一般需求。但是，一些高端的特殊钢材仍然难 以满足需求，要从国外进口。 从“十二五”起，是特殊钢行业发展的新时期。 钢铁行业发展到这个阶段应该是特殊钢行业发展的又一 个转折点，在未来的数十年间，是特殊钢向高品质化 发展的阶段。特殊钢行业需要以大力发展高品质特殊 钢为出发点，全面提升特殊钢行业的人员、管理、技 术、装备、生产和应用等综合水平。 未来的数十年间将是特殊钢行业的又一个新时期。 一是从市场需求牵引看，工业化和装备制造需要 高品质特殊钢，如高效率火电机组需要耐更高温度的 耐热钢与合金，核电机组需要耐腐蚀的不锈钢与合 金，高铁转向架需要安全性和可靠性高的特殊钢，大 飞机需要超高强度钢，油气开采需要耐苛刻环境的耐 蚀合金，汽车轻量化和安全性需要高性能特殊钢等。 各种装备的高效化需要特殊钢的高品质化。 二是从行业发展基础看，我国钢铁行业的结构需 要调整，包括企业结构、工艺流程结构、产品结构 等。我国从钢铁大国向钢铁强国的转变的一个重要标 志就是特殊钢行业的水平。目前，我国特殊钢产量仅 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 铬铁矿行业分析报告Chromite 一、概述： 1.1 用途 铬是重要的战略物资之一，由于它具有质硬、耐磨、耐高温、抗腐蚀等特性，在冶金工业、耐火材料和化学工业中得到了广泛的应用。 在冶金工业上，铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬。铬铁合金作为钢的添加料生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢，如不锈钢、耐酸钢、耐热钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、工具钢等。金属铬主要用于与钴、镍、钨等元素冶炼特种合金。这些特种钢和特种合金是航空、宇航、汽车、造船，以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料。 在耐火材料上，铬铁矿用来制造铬砖、铬镁砖和其他特殊耐火材料。 铬铁矿在化学工业上主要用来生产重铬酸钠，进而制取其他铬化合物，用于颜料、纺织、电镀、制革等工业，还可制作催化剂和触媒剂等。 在自然界中目前已发现的含铬矿物约有50余种，分别属于氧化物类、铬酸盐类和硅酸盐类。具有工业价值的铬矿物都属于铬尖晶石类矿物，物理性质为等轴晶系，晶体呈细小的八面体，通常呈粒状和致密块状集合体，颜色黑色，条痕褐色，半金属光泽，硬度 5.5，比重 4.2-4.8，具弱磁性。属于岩浆成因矿物，产于超基性岩中，当含矿岩石遭受风化破坏后，常转入砂矿中。 其中常见的是： 铬铁矿：化学成分为（Mg、Fe）Cr2O4，通常亚铁铬铁矿和镁铬铁矿也都称为铬铁矿。铬铁矿是炼铬的最主要的矿物原料，富含铁的劣质矿石可作高级耐火材料。富铬类晶石：又称铬铁尖晶石或铝铬铁矿，化学成分为Fe（Cr，Al）2Ｏ4，含Cr2Ｏ3 32％～38％。硬铬尖晶石化学成分为（Mg、Fe）（Cr、Al）2O4，含Cr2O3 32％～50％。 铬铁矿是我国的短缺矿种，储量少，产量低，每年消费量的80％以上依靠进口。 1.2主要的技术经济指标 铬铁矿石按工业用途划分为冶金级、化工级、耐火级和铸石级。 1.2.1冶金级铬矿石的工业要求 冶金级铬矿石主要用于冶炼各种铬铁合金。用来冶炼铬铁合金的铬矿石又按不同的冶炼用途分为４个品级，见下表： 冶炼铬铁合金用富矿（或精矿）的工业指标表 冶金级铬铁矿石还可用来冶炼金属铬，目前我国冶炼金属铬的方法有火法和湿法两种。采用湿法冶炼金属铬要求：铬矿石或精矿含Cr2O3≥38%、Cr2O3/FeO＞2、SiO2＜12%、Al 2O3＜10%，此外矿石粒度小于180的应占80%以上。 1.2.2其他铬矿石的工业要求 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 产品质量分析报告 导读：本文产品质量分析报告，仅供参考，如果觉得很不错，欢迎点评和分享。 产品质量分析报告（一） 在国家鼓励政策延续的强力推动下，我国经济逐渐回暖，轴承行业作为装备制造业的基础产品，紧紧抓住这一良好机遇，加快结构调整步伐，近三年来，承接良好的发展态势，在汽车、农机、家电、风电等主机配套方面的轴承产品具有了长足的发展。 一、轴承行业概况 轴承作为机械基础产业和骨干行业中标准化程度较高的配套件，其质量水平的高低，往往代表或制约着一个国家机械工业和其他相关行业的发展水平，轴承产品己广泛应用于汽车、农机、家电、风电等各个领域中，在国民经济发展中有着举足轻重的地位。近三年随着国家经济刺激政策全面落实，全国轴承行业的景气度得到持续的提升，2009年，全国轴承年产量110亿套，同比增长10个百分点；销售收入920亿元，同比增长4.5个百分点；出口创汇20.2亿美元，同比下降32个百分点。目前全国约有3000余家轴承及配件生产企业，从业人数约30多万人，其中年产值超30亿元企业5家。轴承产量位居世界首位。己成为世界轴承制造大国。但轴承产业结构深层次矛盾依然突出，长期低水平重复建设，致使产业的集中度低，CR10、CR30长期在30%、45%左右徘徊，最终导致国产轴承在国内外中低 端市场形成同质化的恶性竟争，而在一些高端领域，如大飞机、高速铁路、精密数控机床、高速、高精度轧机和高可靠性风力发电机组等领域，由于稳定性、一致性不够，寿命可靠性较差，未得到用户认可，仍全部或极大部分依赖进口。近几年轴承进出口额均在20亿美元以上，虽然出口与进口产品数量之比约在2~3倍，但由于我国出口的大多为低中档产品而进口的是高档产品，近几年轴承行业出现贸易逆差，据资料报导2009年贸易逆差达到8.1亿美元，为历史之最。 江苏省是全国轴承的生产大省，与其他省份相比，发展时间比较早，速度也较快，在70年代，我省已有轴承骨干生产企业16余家，产品结构主要为深沟球轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、滚针轴承、推力轴承等，生产品种比较齐全。随着国家改革开放政策的实行，我国机械制造工业以前所未有的速度获得了迅猛发展，作为基础配套件的轴承，市场供不应求，企业盈利能力很高，良好的投资前景使得轴承行业在短短的几年内生产企业就达到数百家之多。其中绝大多数以生产深沟球轴承、滚针轴承、调心滚子轴承等传统品种居多。但随着十多年来超常规的发展，带来了一系列的问题，相当一部分的企业产能相对过剩，过度饱和的市场使得经营竞争无序紊乱，企业难以获取维持正常发展的利润。与此同时，国际资本开始强势进入我省，先后有多家国外著名轴承生产企业（如NSK、KOYO、TIMKEN、INA 等）先后组建了合资、独资公司。民族轴承工业受到了严峻的挑战，提高产品质量，调整产品结构，提升综合实力成为轴承生产企业的共识。一段期间，轿车轴承、精密轴承、风电轴承、电动工具专用轴承 山东省钢材市场分析报告 一、山东省主要钢铁企业 1、济钢：济钢集团有限公司始建于1958年，现有职工3.8万人，资产总额422亿元，产品以中板、中厚板、热轧薄板、冷轧薄板为主，现是山东是国有资产管理委员会监管的省属大型企业集团。2007年生产钢1212万吨、钢材1147万吨；实现销售收入509.7亿元、利税60.9亿元、利润30.1亿元；出口创汇8.1亿美元，进出口贸易总额17.2亿美元。 2、莱钢：莱钢始建于1970年1月。原属山东省委、省政府管理，现划归山东钢铁集团有限公司并由山钢控股管理。经过40年的建设发展，现已成为具有年产1300万吨钢以上综合生产能力的大型钢铁企业集团，2005年进入全国十大钢，列第六位。2007年列全国制造业500强第31位。截至2008年底拥有总资产643亿元，职工3.9万人，其中钢铁主业2万人，控股莱钢股份、鲁银投资两个上市公司和齐鲁证券等子公司14个，参股辅业改制单位10个。莱钢是全国规模最大、规格最全的H型钢精品生产基地，全国产销量最大的齿轮钢生产基地，全国规模最大的粉末冶金生产基地。钢铁主业主要产品有：型钢、板带、棒材、优钢等系列，其中，热轧H型钢获“中国名牌产品”称号；齿轮钢和轴承钢获“国家冶金产品实物质量金杯奖”；螺纹钢获“山东省免检产品”称号。非钢产业主要产品有：铁矿石采选、钢结构建筑、房地产、粉末冶金、水泥、耐火材料、运输物流、化工产品等。莱钢是中国冶金行业首批通过ISO9002质量体系、ISO14001环境管理体系和OHSAS18001职业安全健康管理体系国家认证企业。莱钢先后被授予全国名优产品售后服务优秀企业、国家重合同守信用企业、全国质量管理先进企业、全国再就业先进企业、国家技能人才培育突出贡献奖、山东省管理创新优秀企业、山东省AAA级信誉企业等荣誉称号。2005年莱钢被国家发改委确定为国家第一批循环经济试点单位。 3、日照：日照钢铁又名日照钢铁控股集团有限公司。日照钢铁控股集团有限公司是一 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 轴承材料性能 一．高碳铬轴承钢(GCr15/GCr15SiMn/GCr18MO) 二．高碳铬轴承钢是含铬～%的高碳合金钢，其特点是：热处理后的显微组织比较均匀稳定、硬度高而均匀、耐磨性好、接触疲劳强度高、具有良好的尺寸稳定性和耐腐蚀性。经球化退火后，其切削加工性能良好。这种钢可以满足在一般工况条件下运转的轴承的使用要求。三．高碳铬轴承钢在全世界得到广泛采用，最常用的牌号是GCr 15 和GCr15SiMn，在我国用量约占轴承钢总量的80%以上，这两种钢的性能基本相同，但GCr15SiMn钢的淬透性比GCr15钢好，因此对于较大尺寸的轴承零件，宜采用GCr15SiMn钢。 四．GCr15轴承钢大量用来制造汽车、拖拉机、坦克、飞机等使用的发动机轴承、机床、电机等所使用的主轴轴承以及铁路车辆、矿山机械、通用机械用轴承。 五．GCr15SiMn轴承钢主要用来制造壁厚大的轴承，如各种大型和特大型轴承，多用在重型机床及轧钢机上无较大冲击载荷的工作条件下。 六．由于GCr15SiMn钢的裂纹敏感性较大，冲击韧性差，对于有冲击载荷的厚壁轴承还不能完全满足使用要求，铁道部首先提出客车轴承不允许使用GCr15SiMn钢，还有对于大壁厚的轧机和矿山轴承在承受冲击载荷大的条件下，GCr15SiMn钢也限制使用。现已开发出 GCr18Mo高淬透性钢，和耐磨性。其性能比GCr15SiMn钢优越，可在铁路轴承、轧机轴承、矿山机械轴承上替代GCr15SiMn钢使用。 七．高碳铬轴承钢的使用范围 钢号使用范围 套圈钢球滚子 GCr15 有效壁厚≤12（26）直径≤50 直径≤22 GCr15SiMn 有效壁厚＞12（26）直径＞50 直径＞22 GCr18Mo 有效壁厚＞15 直径＞80 直径＞50 二．渗碳轴承钢(G20Cr2Ni4A) G20Cr2Ni4A轴承钢是一种优质合金渗碳钢（低碳 C ：～）用于制造轴承零件的渗碳钢，用这类钢制造的轴承零件，经渗碳、淬火、回火等热处理工序后，表面具有很高的硬度（硬度≥HRC60）和一定的耐磨性以及较高的抗接触疲劳强度，低碳 C ：～保证了其心部具有良好的韧性（硬度≥HRC33-48）。这种表面淬硬心部具有韧性的特点，使渗碳轴承钢特别适宜于在冲击载荷较大的条件下能够稳定工作。总之，渗碳钢轴承的优点是： 1）渗碳淬火后表面保留压应力状态，抗疲劳强度好。 2）承受冲击载荷能力强，表面硬化层有微裂纹也不易向内部扩展。表面具有较高的硬度而心部硬度较低（一般为35HRC～40HRC），与高碳铬轴承钢相比，有较好的心部冲击韧度。 3）渗碳的深度和浓度可以根据需要加以调节。 4）不受轴承零件尺寸和壁厚的限制。 <<金属热处理缺陷分析及案例>>试题 一、填空题 1、热处理缺陷产生的原因是多方面的，概括起来可分为热处理前、热处理中、热处理后三个方面的原因。 2、热处理缺陷分析方法有：断口分析、化学分析、金相检验、力学性能试验、验证试验、综合分析。 3、断裂可分为两种类型：脆性断裂和韧性断裂。 4、金属断裂的理论研究表明：任何应力状态都可以用切应力和正应力表示，这两种应力对变形和断裂起着不同的作用，只有切应力才可以引起金属发生塑性变形，而正应力只影响断裂的发展过程。 5、热处理变形常用的校正方法可分为机械校正法和热处理校正法。 6、热应力是指由表层与心部的温度差引起的胀缩不均匀而产生的内应力。 7、工程上常用的表面淬火方法主要有高频感应加热淬火和火焰淬火两种。 8、热处理中质量控制的关键是控制加热质量和冷却质量。 9、过热组织晶粒粗大的主要特征是奥氏体晶粒度在3级以下。 10、真空热处理常见缺陷有表面合金元素贫化、表面不光亮和氧化色、表面增碳或增氮、粘连、淬火硬度不足、表面晶粒长大。 11、低温回火温度范围是（150－250）℃，中温回火温度范围是（350－500）℃，高温回火温度范围是（500－6 50）℃。 12、工件的形状愈不对称，或冷却的不均匀性愈大，淬火后的变形也愈明显。 13、马氏体片越长，撞击能量越高，显微裂纹密度会越大，撞击应力会越大，显微裂纹的数目和长度也会增加。 14、合金元素通过对淬透性的影响，从而影响到淬裂倾向，一般来说，淬透性增加，淬裂性会增加。合金元素对M S的影响较大，一般来说，M S越低的钢，淬裂倾向越大。 15、一般来说，形状简单的工件，可采用上限加热温度，形状复杂、易淬裂的工件，则应采用下限加热温度。 16、对于低碳钢制工件，若正常加热温度淬火后内孔收缩，为了减小收缩，要降低淬火加热温度；对于中碳合金钢制的工件，若正常加热温度淬火后内孔胀大，为了减小孔腔的胀大，需降低淬火加热温度。 17、工件的热处理变形分为尺寸变化和形状畸变两种形式。 二、单项选择题 1、淬火裂纹通常分为 A 四种。 A、纵向裂纹、横向裂纹、网状裂纹、剥离裂纹 B、纵向裂纹、横向裂纹、剥离裂纹、显微裂纹 C、纵向裂纹、横向裂纹、网状裂纹、表面裂纹 D、纵向裂纹、横向裂纹、剥离裂纹、应力集中裂纹 2、第一类回火脆性通常发生在淬火马氏体于 B 回火温度区间，这类回火脆性在碳钢和合金钢中均会出现，它与回火后的冷却速 轴承钢与碳钢的优劣势比较 成都昌明仪器公司提供 根据调查分析的研究结果显示，轴承钢与碳钢轴虽然外形区别不大，但实质上它们各自的优缺点是非常的明显的。下面是具体的调查分析结果： 第一，在使用寿命长短方面。它们的使用时间寿命有很大的差异，轴承钢的使用寿命长，许多垃圾轴承都是碳钢轴承，主要是硬度和耐磨性都不如轴承钢轴承。 第二，在耐磨性能方面。低碳钢只在表层渗碳表层淬火，并没有全部淬透。市场上很多低档碳钢轴承根本就淬不硬，耐磨性能极差。 第三，在工艺和使用效果方面。轴承使用效果好坏与使用环境有关，并不是说碳钢轴承不好，这要看用到哪个机械上，因为有些并不需要高档的，用碳钢周轴承就合适了。当然洛钢的要好但造价就高多了，标准轴承钢是Gcr15。 第四，在轴承材料与性能方面。例如轴承的套圈和滚动体一要反复承受高接触压力，另外进行伴随有滑动的滚动接触，同时保持高精度旋转。因此，对轴承的套圈、滚动体及保持架的材料及性能是否达到了以下的要求：弹性极限高；滚动疲劳强度高；要有高硬度；耐磨性好；抗冲击负荷的韧性好；尺寸稳定性好。此外，还要加工性好。经证实，轴承钢具有以上所要求的性能，但是碳钢轴承就不能保证了。第五，并不是说碳钢轴承所具有的优点没有轴承钢的好就无处可用了，这得看用到哪里。碳钢轴承的噪音大，寿命特别短，承受的压力特别小，但可用在硬度、极限转速相对较小的地方。表面强化技术可以从不同的角度形成多种分类方法，按表层强化技术的物理化学过程进行分类，大致可分为五大类：表面变形强化、表面热处理强化、化学热处理强化、表面冶金强化、表面薄膜强化。 1、轴承表面变形强化 通过机械的方法使金属表面层发生塑性变形，从而形成高硬度和高强度的硬化层，这种表面强化方法称为表面变形强化，也称为加工硬化。包括喷丸、喷砂、冷挤压、滚压、冷碾和冲击、爆炸冲击强化等。其多数方法已在轴承工业中得到应用：滚动体的表面撞击强化就是这类方法的应用，精密碾压已成为新的套圈加工和强化方法。 2、轴承表面热处理强化 利用固态相变，通过快速加热的方法对零件的表面层进行淬火处理称为表面热处理，俗称表面淬火。包括火焰加热淬火、高(中)频感应加热淬火、激光加热或电子束加热淬火等。这些方法的特点是：表面局部加热淬火，工件变形小;加热速度快，生产效率高;加热时间短，表面氧化脱碳很轻微。该方法特别是对提高承受一定冲击载荷的大型和特大型轴承零件的耐磨性和疲劳强度效果显著。 3、轴承化学热处理强化 利用某种元素的固态扩散渗入，来改变金属表面层的化学成分，以实现表面强化的方法称为化学热处理强化，也称之为扩散热处理。渗碳轴承钢零件的处理工艺和滚针轴承套的表面渗氮强化处理均属这一类强化方法。 电化学测试结果表明:有机物辅助制备材料拥有出色的倍率性能(10 C下为110 mAh·g-1),水热辅助制备材料表现出最佳的循环稳定性（50周充放电后容量保持率为94.1%）。采用电化学活性材料MnO2对富锂锰基材料进行包覆改性,通过其改性前后电化学反应的变化讨论其包覆改性作用机理。 除MnO2包覆层能供锂离子可逆脱嵌外,包覆热处理过程中由于层状相中锂、镍元素发生迁移扩散而形成的尖晶石复合相,同样可逆地参与了电化学反应,由此显著减少了首次不可逆容量损失。同时,MnO2包覆层缓解了电极与电解质之间副反应,其内部形成的尖晶石相提供了利于锂离子快速交换的扩散通道,有效提高了电荷转移效率。 包覆材料表现出有效提高的倍率性能和循环稳定性。 高品质轴承钢疲劳寿命预测模型及夹杂物影响规律研究轴承钢中的夹杂物对疲劳性能有重要的影响。以提高轴承钢疲劳性能为目的,研究国内外轴承钢质量的差异、不同生产工艺及加载条件下各类氧化物夹杂的临界尺寸,并实现不同特征夹杂物对疲劳性能影响的预测,进而为轴承钢生产提供方向,对有效提高我国轴承钢生产水平具有重要的意义。 本研究即围绕此目标,通过实验室研究、热态实验、工业试验等手段展开相关研究。通过对国内外高品质轴承钢的冶金质量与疲劳性能的比分析发现,国内部分轴承钢的疲劳性能已与国外高品质轴承钢相近,且洁净度控制思路与国外轴承钢F2类似,即严格控制钢中全氧含量及氧化物类夹杂,尤其是对疲劳性能影响较大的钙铝酸盐类夹杂物,但国内轴承钢在Ti含量控制及钙铝酸盐类夹杂物控制方面仍需提高。 通过控制全氧含量的50 kg级热态实验,分析相同脱氧方式下轴承钢中不同全氧含量对氧化物夹杂和疲劳性能的影响,研究发现夹杂物诱发的疲劳断口裂纹 综合实验报告 一、实验目的 通过对所需钢原材料准备、熔炼、及对所炼钢坯进行锻造、取样、热处理后观察测试其晶相组织，测定试样硬度，了解中频炉炼钢的方法及步骤，熟悉试样的成分分析方法，掌握金相显微镜试样的制备过程和基本方法，对实验中发生的问题进行讨论分析，从而掌握相关各专业知识，培养和提高综合应用及分析解决问题的能力。 二、实验原理 1、真空感应炉的加热原理 10kg真空感应电炉是利用中频感应加热的真空熔炼设备，炉体内部设有一只螺旋型管事线圈，当线圈通过中频电流时，产生交变磁场，金属炉料在交变磁场作用下，感应出电势，产生环形电流，这种电流在本身的磁场作用下集中在金属炉料的表面（即所谓的集肤效应），使外层金属料具有很高的电流密度，从而产生集中而强大的热效应，以致把金属炉料加热或融化。 2、比色分析的基本原理 由比尔定律得知：当一束单色光通过均匀溶液时，其吸光度与溶液的浓度和厚度的乘积成正比。 比尔定律其数学表达式为：A=Log Io/I=KCL A—吸光度 Io—入射光的强度 I—透过光的强度 C—溶液的浓度 L—溶液厚度 Io/I—透过率的倒数 K—吸光系数 化学反应原理： （1）用硝酸作溶样酸，加入过硫酸铵氧化，使磷转化为正磷酸。 （2）锰Mn 硝酸银—过硫酸铵光度法。 锰在钢中存在的形式，主要是以MnS 、MnC 、MnSi 或FeMnSi 等状态存在，在试样以酸溶解后，以硝酸银作催化剂，以过硫酸铵将二价锰氧化成七价锰，在530nm 出进行比色。 （3）磷P 抗坏血酸—铋盐光度法。 磷在钢中以磷化物（F e 2P 、Fe 3P ）形态存在，试样以酸溶后，砷的干扰用抗坏血酸掩蔽。加入磷显色试剂，形成稳定的磷蓝在700nm 处进行比色。 （4）硅Si 草酸—硫酸亚铁铵光度法。 硅在钢中主要以固溶体形式存在，还可以形成硅化物。其形式有MnSi 或FeMnSi 等。试样以酸溶解后，使硅转化为可溶性酸。在PH=1左右的溶液中，正硅酸与钼酸铵形成硅钼杂多酸（硅钼黄），在草酸存在下，硫酸亚铁铵将硅钼黄还原成硅钼兰，在700nm 处进行比色。 3、金相显微镜的基本原理 金相显微镜是依靠光学系统实现放大作用的，其基本原理如图1所示。光学系统主要包括物镜、目镜及一些辅助光学零件。对着被观察物体A B 的一组透镜叫物镜O1；对着眼睛的一组透镜叫目镜O2。现代显微镜的物镜和目镜都是由复杂的透镜系统所组成。 图1 金相显微镜的光学放大原理示意图 （1）放大倍数 显微镜的放大倍数为物镜放大倍数M 物和目镜放大倍数子M 目的乘积，即： 目 物目物f D f L M M M ?= ?= 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。对发展高品质特殊钢产业的认识_董瀚
滚动轴承钢的分类,特性用途,性能和化学成分
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