滚动轴承-钢球

GCr15轴承钢球的热处理工艺及缺陷分析摘要：本论文重点对GCr15轴承钢球热处理工艺的设计进行了讨论，同时对热处理后其可能存在的热处理工艺缺陷进行了分析。

钢球在不同热处理工艺下虽然都能达到其使用要求，但所需的成本却大不相同，因此在满足其使用要求的同时也应该注意生产成本。

热处理常常因操作、原材料等产生缺陷，但只要有正确的热处理工艺并严格按工艺进行加工热处理缺陷也是可以避免的，即使产生了缺陷也可以采取相应的措施及时修复缺陷。

关键词：GCr15 轴承钢球热处理设计热处理工艺热处理缺陷引言滚动轴承是机械工业十分重要的基础标准件之一;滚动轴承依靠元件间的滚动接触来承受载荷，与滑动轴承相比:滚动轴承具有摩擦阻力小、效率高、起动容易、安装与维护简便等优点。

缺点是耐冲击性能较差、高速重载时寿命低、噪声和振动较大。

图 1 轴承及钢球实物图滚动轴承的基本结构（图 1）：内圈、外圈、滚动体和保持架等四部分组成。

常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子。

轴承的内、外圈和滚动体，一般是用轴承钢（如GCr15、GCr15SiMn）制造，热处理后硬度应达到61～65HRC。

当滚动体是圆柱或滚针时，有时为了减小轴承的径向尺寸，可省去内圈、外圈或保持架，这时的轴颈或轴承座要起到内圈或外圈的作用。

为满足使用中的某些需要，有些轴承附加有特殊结构或元件，如外圈带止动环、附加防尘盖等。

滚动轴承钢球的工作条件极为复杂，承受着各类高的交变应力。

在每一瞬间，只有位于轴承水平面直径以下的那几个钢球在承受载荷，而且作用在这些钢球的载荷分布也不均匀。

力的变化由零增加到最大，再由最大减小到零，周而往复得增大和减小。

在运转过程中，钢球除受到外加载荷外，还受到由于离心力所引起的载荷，这个载荷随轴承转速的提高而增加。

滚动体与套圈及保持架之间还有相对滑动，产生相对摩擦。

滚动体和套圈的工作面还受到含有水分或杂质的润滑油的化学侵蚀。

在某些情况下，轴承零件还承受着高温低温和高腐蚀介质的影响。

机械技术基础知识《轴承知识要点汇总》前言：轴承是一种基础机械元件，它是各种机械设备中不可或缺的部分。

在机械设备中，轴承的作用是减少机械零件之间的摩擦，支撑和指导运动部件。

轴承的种类非常多，根据轴承的结构和用途的不同，轴承可以分为多种类型，包括滚动轴承和滑动轴承等。

在本文中，我们将详细介绍轴承的类型、结构、工作原理、选型和安装、维护以及故障排除等方面的知识。

轴承是一种基础机械元件，它是各种机械设备中不可或缺的部分。

在机械设备中，轴承的作用是减少机械零件之间的摩擦，支撑和指导运动部件。

轴承的种类非常多，根据轴承的结构和用途的不同，轴承可以分为多种类型，包括滚动轴承和滑动轴承等。

在本文中，我们将详细介绍轴承的类型、结构、工作原理、选型和安装、维护以及故障排除等方面的知识。

一、轴承的类型1、滚动轴承滚动轴承是常见的一种轴承类型。

它通过滚动体在内外圈之间滚动来减少机械零件之间的摩擦，支撑和指导运动部件。

滚动轴承通常包括滚子轴承、球轴承和滑动轴承等。

（1）滚子轴承滚子轴承是由滚子组成的轴承，其滚动体通常为圆柱形或锥形。

滚子轴承具有较高的刚度和承载能力，广泛应用于各种高速和高精度的机械设备中。

滚子轴承具有较小的摩擦系数和较高的旋转精度，因此在需要高速度和高精度的机械设备中得到广泛应用，如汽车、电机、飞机等。

（2）球轴承球轴承是由球形滚动体组成的轴承，其广泛应用于各种中等速度和负载的机械设备中。

球轴承中的滚动体通常为钢球，其内外圈为球形，因此在接受径向和轴向载荷的同时，也能承受倾斜角度较小的偏离载荷。

球轴承有较小的摩擦系数和较高的旋转精度，因此在需要中等速度和负载的机械设备中应用广泛，如汽车、电机、农机等。

（3）滑动轴承滑动轴承是通过油膜来减少摩擦的轴承，通常应用于低速和重载的机械设备中。

滑动轴承通常包括滑动轴承和球面滑动轴承等。

其中，滑动轴承是利用润滑油膜在内外圈之间形成强制润滑的轴承，而球面滑动轴承则是由带有球形滑动面的外圈和带有球形滑动面的内圈组成的轴承，通常应用于各种较低速度和较高负载的机械设备中。

前言本标准对应于ISO3290：1998《滚动轴承—球—尺寸和公差》，与ISO3290的一致性程度为非等效，主要差异如下：——按照汉语习惯对一些编排格式进行了修改；——将一些适用于国际标准的表述必为适用于我国标准的表述；——在第5章中增加了5.1“材料和热处理”、5.6“残磁”、5.7“其他”的技术要9本标准的附录A、附录B、附录C为规范性附录。

本标准由中国机械工业联合会提出。

本标准由全国滚动轴承标准化技术委员会（CSBTS/TC98）归口。

本标准起草单位：洛阳轴承研究所。

本标准主要起草人：马素青。

本标准所代替标准的历次版本发布情况为：——GB308—1964、GB308—1977、GB308—1984、GB308—1989。

滚动轴承钢球1范围本标准规定了钢球的尺寸、技术要求、标志、测量及检验方法、检验规则、包装及贮存。

本标准适用于滚动轴承配套用钢球和商品高碳铬轴承钢钢球。

D一般用于标注球尺寸的直径值。

w3.2 球单一直径 single ball diameter与球实际表面相切的两平行平面间的距离。

Dws3.3 球平均直径 mean ball diameter球的最大与最小单一直径的算术平均值。

Dwm3.4 球直径变动量 variation ball diameterV球的最大与最小单一直径之差。

Dws3.5 表面不平度和形状参数 Surface irregularities and form parameters偏离理想球面的各种偏差，它们沿整个球表面分布并重复出现。

注1：这些偏差起因于：球形误差；波纹度；表面粗糙度。

注2：本标准未规定表面缺陷（及其大小），其定义如下：表面缺陷：是指在加工、贮藏、转运或使用过程中，无意或偶然生成的实际表面的单元体、不规则体或成组的单元体、不规则体。

这类单元体或不规则体与构成表面的粗糙度的那些单注：球等级用字母Ｇ和数字不定来识别。

3.10规值ball gaugeS 球批平均直径与球公称直径之间的差量，此量为一已定系列中的一个量。

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GCr15GCr15SiMn、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。

实用文档之"前言"本标准对应于ISO3290：1998《滚动轴承—球—尺寸和公差》，与ISO3290的一致性程度为非等效，主要差异如下：——按照汉语习惯对一些编排格式进行了修改；——将一些适用于国际标准的表述必为适用于我国标准的表述；——在第5章中增加了5.1“材料和热处理”、5.6“残磁”、5.7“其他”的技术要求；——增加了第6章“标志”、第7章“测量及检验方法”、第8章“检验规则”、第9章“包装及贮存”。

——增加了附录C“成品钢球压碎载荷值”。

本标准代替GB/T308—1989《滚动轴承钢球》本标准与GB/T308—1989相比，主要变化如下：——增加了表面不平度和形状参数、波纹度的术语和定义（见3.5和3.5.2）；——修改了表面粗糙度的定义，并且压缩了表面粗糙度R a的数值（见3.5.3和表3）——增加了优先采用的球公称直径表中的尺寸规格（见表1）；——增加了G24级的公差级别（见5.3、表3、表4）；——取消了各公差等级钢球所适用的尺寸范围表（1989年版的表4）——修改了钢球硬度值（1989年版的5.4，本版的5.2、表2）；——增加了钢球残磁限值的规定（见5.6、7.5）;——增加了钢球裂纹的检查方法（见7.7）;——修改了钢球表面粗糙度的测量方法（1989年版的6.2.3,本版的7.3）;——修改了检测规则的内容（1989年的第7章，本版的第8章）；——将“标志”内容单独作为一章（1989年版的8.1，本版的第6章）；——修改了球形误差测量的附录（见附录B）；——增加了“成品钢球压碎载荷值”（见附录C）本标准的附录A、附录B、附录C为规范性附录。

本标准由中国机械工业联合会提出。

本标准由全国滚动轴承标准化技术委员会（CSBTS/TC98）归口。

本标准起草单位：洛阳轴承研究所。

本标准主要起草人：马素青。

本标准所代替标准的历次版本发布情况为：——GB308—1964、GB308—1977、GB308—1984、GB308—1989。

滚动轴承常见故障及其原因分析滚动轴承是机械设备中常用的一种基础部件，其主要作用是支撑和传递机械装置的力，承受载荷并降低摩擦损失。

然而，由于长期使用和不良维护，常见的故障会在滚动轴承中出现。

本文将详细介绍滚动轴承常见故障以及其可能的原因分析。

1. 滚珠脱落滚珠脱落是滚动轴承常见的故障之一。

通常，滚珠脱落的主要原因是疲劳和损坏。

当滚珠接近疲劳极限或者发生撞击时，会引起损坏并导致滚珠脱落。

此外，如果滚珠与内、外环之间的间隙不足，也会导致滚珠脱落。

2. 席瓦出现磨损席瓦的磨损是滚动轴承中经常出现的故障之一。

一般来说，席瓦的磨损主要是由于其他零部件的磨损或者原材料不良引起的。

如果滚珠或钢球与席瓦的装配不正确，可能会增加席瓦的磨损。

3. 轴承卡死轴承卡死是指滚动轴承无法自由旋转，通常是由于内、外环之间的卡合引起的。

轴承卡死的原因可能有多种，包括使用过度或不当，润滑不良，以及进入异物等。

4. 轴承锈蚀轴承的零部件可能会出现锈蚀，这通常是由于滚珠、内外环表面的锈蚀引起的。

可能是由于零件长期暴露在潮湿的环境中，润滑不好或者外界因素作用引起的。

5. 滚珠氧化当滚珠内的氧化物质增加或者表面氧化时，会导致滚珠失去润滑，引起摩擦和热。

滚珠氧化可能会导致分离或者破碎。

氧化通常是由于过度使用、温度过高、润滑不良或者滚珠表面质量不好等原因引起的。

6. 轴承寿命过短轴承寿命不足可能会导致轴承的失效。

轴承寿命短的原因有很多，包括过度负载、滚珠或滚道表面缺陷或者轴向荷载等。

7. 滚珠辊子表面过靠近如果滚珠、滚柱或钢球与内、外环之间的间隙不足，可能会导致滚珠和滚柱表面过于靠近。

这种情况会增加轴承的滚动摩擦，进而导致轴承过度磨损和损坏。

8. 轴承过度负载轴承的负荷过大可能会导致滚珠、钢球或滚柱过度变形或者应力过大。

过度负载的原因包括电机过载、不恰当的安装方式或者传动系统设计不良等。

9. 不当润滑轴承的润滑对于轴承的正常工作非常重要。

不正确的润滑可能会导致轴承失效。

几种常用类型滚动轴承的性能特点及运用场合01.深沟球轴承旧——0 新——6沟道的曲率长大于球周长的1/3，他是生产量最大，应用最广泛的一种滚动轴承。

占整个滚动轴承的60%—70%。

性能：主要承受径向载荷，也可承受一定量的轴向载荷。

当增大径向游隙时，也可替代角接触球轴承。

在转速较高工作场合还不能使用推力球轴承时它也可作为推力球轴承使用。

在不同的游隙组别中，它的内外圈可以相对倾斜不同角度仍可正常工作。

（倾斜角度）C0组8分，C3组12分，C4组16分。

带有球面滚到内外圈可倾斜3-10度。

应用该类轴承时，两个支点距离不宜超过轴径的十倍。

特点：与同尺寸的其他轴承相比，摩擦损失最少振动和噪音最低。

转速较高阻力较小旋转灵活。

摩擦系数0.0015-0.0022缺点：这种轴承不耐冲击，不宜承受较重负荷。

适用场合：汽车，机床，柴油机、电机，水泵、农用机械，家电，减速箱、纺织机械，拖拉机等。

其他：游隙检测采用百分表或千分表。

沟道曲率Ra=0.525 Rw=0.53502.调心球轴承旧——1 新——1外圈滚道为球面型，内圈滚道分单双列滚道可自动调心。

性能：主要承受径向载荷，同时还可承受少量的轴向负荷，但不能承受纯的轴向负荷。

特点：内外圈可在倾斜1-3度的情况下正常工作，旋转精度正常。

该轴承为了安装拆卸方便，内孔有时做成圆锥形。

锥形内孔的目的（1）拆卸方便特别是长轴。

（2）可微量调整轴承的游隙。

适用场合：农用机械，纺织机械。

鼓风机，造纸机，木工机械，吊车，印染机械、小型机床等。

03.圆柱滚子轴承旧——2 新——N或NN性能：主要承受径向负荷，套圈有挡边的可承受极少量的轴向负荷，否则不能承受轴向负荷外圈双挡边的极限转速高于内圈双挡边。

特点:滚动体和滚道之间是修正线的接触，滚子通常由一个套圈的两个挡边引导。

保持架，滚子和引导套圈组成一组组合件，可与另一套圈分离，属于可分离型轴承。

此种轴承安装拆卸比较方便尤其是当要求内外圈与轴，壳体都是过盈配合时，更显示出优点。