机械工程材料:滚动轴承钢

制造各类滚动轴承套圈和滚动体的钢。轴承转动时承受很高的交变应力﹐除要求材料有较高的抗压强度﹑接触疲劳强度和耐磨性外﹐还要有一定的韧性﹑耐蚀性﹑良好的尺寸稳定性和工艺性。高碳铬轴承钢于1901年**出现于欧

制造各类滚动

轴承

套圈和滚动体的

钢

。轴承转动时承受很高的交变

应力

﹐除要求材料有较高的抗压

强度

﹑接触

疲劳

强度和耐磨性外﹐还要有一定的

韧性

﹑耐蚀性﹑良好的尺寸稳定性和

工艺

性。

高

碳

铬

轴承钢

于1901年**出现于欧洲。1913年美国将其列为

标准

钢种。70多年来﹐各国发展出许多提高轴承钢纯洁度和

改善

碳化物

不均匀性的新工艺﹐真空脱气﹑炉外精炼等技术已广泛应用于轴承钢

生产

﹐并以轴承

钢管

材制造套圈﹐进一步提高了

钢材

利用率和轴承寿命。中国于1951年开始生产轴承钢。

类别﹑性能﹑用途现代的滚动轴承钢可分为高碳铬轴承钢﹑

渗碳

铬轴承用钢﹑不锈轴承用钢和高温轴承用钢四大类。在轴承制造工业中应用面广﹑使用量大的是高碳铬轴承钢。

合金

元素作用高的纯洁度和良好的均匀组织是轴承钢的主要质量

指标

﹐因此对轴承钢中的

非金属

夹杂物

和碳化物不均匀性等﹐都在

钢材

标准中根据不同使用条件﹐规定了合格级别。

碳是轴承钢中主要强化元素。轴承钢含碳量一般较高﹐使用状态主要以隐晶针和细晶针状

马氏体

为基体﹐在组织中保留一定数量的

淬火

未溶碳化物﹐以提高钢的耐磨性。而适当降低钢中的含碳量﹐可增加合

金

元素在基体中的溶解度﹐虽减少淬火未溶碳化物数量﹐但提高钢的

淬透性

和接触疲劳强度﹔反之﹐增加含碳量则有利于钢的耐磨性。因此轴承钢中的含碳量根据不同的用途来确定﹐通常

控制

在0.8～1.2％

范

围内。

铬是形成碳化物的主要元素。高碳

铬钢

在各种

热处理

状态下都形成MC型碳化物(M表示

金属

)。铬可提高钢的力学性能﹑淬透性和组织均匀性。还能增加钢的耐蚀

能力

。钢中含铬量一般都不超过2.0％﹐鉬能取代钢中的铬﹐在增加钢的淬透性上﹐鉬比铬强﹐所以已发展了高淬透性的含鉬高碳铬轴承钢。

硅

﹑

锰

在轴承钢中能提高淬透性。利用硅﹑锰的典型

钢号

为GCr15SiMn。锰还可

和钢

中的硫生成稳定的MnS﹐

硫化物

常能包围氧化物﹐形成以氧化物为核心的复合夹杂物﹐减轻氧化物对钢的危害作用。

生产工艺轴承钢一般用硷性电炉冶炼﹐也可加炉外真空脱气处理或钢包真空精炼。轴承钢的

铸锭

工艺和锭型设计对非金属夹杂物和碳化物在钢中的分布都有很大影响。轴承钢容易产生

白点

﹐所以

钢锭

和

钢坯

都要缓冷。航空用优质轴承钢需用

电渣

重熔或真空自耗重熔等特殊方法冶炼。

轴承钢锭一般要在1200～1250高温下进行长时间扩散

退火

﹐以改善碳化物

偏析

。

热

加

工时

要控制炉内气氛﹐钢坯加热温度不宜过高﹐保温时间不宜过长﹐以免发生严重

脱碳

。终轧(锻)温度通常在800～900之间﹐过高易出现粗大网状碳化物﹐过低易形成轧(锻)

裂纹

。轧(锻)材成品应快冷至650﹐以防止

渗碳体

在

晶界

上呈网状析出﹐有条件时可采用控制轧製工艺。

为了取得良好的切削性和淬火前的预组织﹐冷加工用轴承钢材要进行完全的球化退火﹐退火温度一般为780～800﹐退火时要防止脱碳。如果轧製钢材存在过粗的网状渗碳体﹐则退火前需先进行

正火

处理。铬轴承钢通常在830～860之间加热﹐油淬﹐150～180

回火

。精密轴承的组织中﹐应尽可能降低残余

奥氏体

量或使残余奥氏体在使用过程中保持稳定﹐因此常需在淬火后进行-80(或更低温度)冷处理和在120～140下进行长时间的稳定化处理。