低氧含量GCr15轴承钢生产工艺实践

轴承钢的生产现状与发展

轴承钢的生产现状与发展 1 前言 滚动轴承是重要的机械基础件，在宇航、军工、机械制造、铁路运输以及汽车制造等行业中应用十分广泛。它在很大程度上决定了装备的精度、性能、寿命与可靠性。轴承钢是重要的特钢品种，其纯净度和组织均匀性是影响轴承寿命的重要因素。含1.0%C、1.5%Cr的GCr15滚珠轴承钢是专用钢中质量要求最为苛刻的钢种，该钢种是19世纪末发明的，100年来，成分基本没变化，而质量提高了很多，它是发达国家中在生产、科研方面投入人力、物力最多的钢种，一向被认为是高质量钢的代表。其冶炼方法，从30~40年代传统的酸性平炉、碱性平炉、碱性电弧炉单炼，60年代的钢包滴流脱气法和真空循环脱气法(RH)精炼，发展到今天的综合炉外精炼工艺(LF+RH、LF+VD等)，使钢中氧含量及其它有害元素的含量大幅度降低，疲劳寿命猛增，例如瑞典SKF公司是世界公认的轴承及轴承钢生产“王国”，质量居全球之冠，它们80年代创建的SKF-MR法(MR是熔炼加精炼的意思)，使轴承钢的氧含量达到10×10－6以下，日本山阳特殊钢公司从60年代起经过整整30~40年的努力，到80年代末，最终形成了90tEAF-LF-RH-CC工艺生产轴承钢，氧含量达到5.0×10－6左右。 经过几十年的发展，中国目前不仅已经成为轴承钢生产大国，形成了几条轴承钢生产工艺路线，即EF＋LF＋VD、EF＋V AD、EF＋吹氩或喂丝工艺路线等，年产轴承钢80万吨左右（日本60万吨、瑞典70万吨），基本能满足国内市场的需求，并有少量出口；而且其内部质量也接近或达到国际水平，如氧含量降到了10×10－6左右。但是国产轴承钢与瑞典SKF、日本山阳等先进厂家相比还存在一定差距，主要表现在以下三个方面：一是钢中微量杂质元素含量偏高；二是表面质量差(包括尺寸精度、表面裂纹和脱碳等)；三是内部质量不稳定，波动范围大。 2 轴承的工作环境及对轴承钢的性能要求 2.1工作环境 轴承是由内、外套圈、滚动体（滚珠、滚柱或滚针）和保持器四部分组成，除保持器外，其余都是由轴承钢组成。当轴承工作时，轴承内、外套圈，轴承滚动体间承受高频、变应力的作用。轴承的工作条件十分复杂。载荷集中作用在滚动体的很小面积上。理论上讲对于滚珠，作用在一点上；而对于滚柱则作用在一条线上，并且滚动体与套圈间接触面积也很小（呈点/线接触），因此轴承零件在工作时，其滚动体和套圈表面的单位面积上要承受很大的压力，一般高达1500－5000N/mm2；轴承旋转时，还要承受离心力的作用，作用力随转速的增加而增大；滚动体和套圈间不仅存在滚动，而且还有滑动，所以在滚动体与套圈之间还存在着摩擦。在以上几种力的综合作用下，在套圈或滚动体的表面上抗疲劳强度低的部位首先产生疲劳裂纹，最后形成疲劳剥落，使轴承破损失效。轴承正常的破损形式是接触疲劳损坏，常见的还有塑性变形、压痕、磨损、裂纹等。

轴承钢的热处理工艺及参数和发展

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

GCr15轴承钢的球化退火组织鉴别

GCr15轴承钢的球化退火组织鉴别 时间：2009-07-04 点击： 摘要：探讨了原始组织正常的热轧GCr15钢经球化退火后的组织特征及其评级问题。针对生产实际及检验中出现的问题，制定球化退火工艺，找出工艺与球化组织形态特征的对应关系，以便较正确地评定GCr15钢的球化退火组织级别。 主题词：轴承钢；退火组织；冷却速度 1 问题的提出 轴承钢的球化退火组织检验，是考核轴承钢生产质量的一个重要的指标，其球化组织级别的评定，既影响着球化组织的合格率，也决定着能否为不合格产品提供可靠返修依据的问题。由于各冶金厂及用户对标准图片的理解不同，以及退火工艺和生产设备的差别，使人们对球化组织的评级存在不同的看法。 本试验希望通过不同的退火工艺与球化组织形态特征的对应，比较正确地评定GCr15钢球化组织级别，以期达到使级别结果能准确反映生产实际的目的。因生产中的轧后组织不易出现较严重的带状碳化物和网状碳化物，故试验仅就原始组织正常的热轧GCr15钢进行分析讨论，提出我们的看法。 2 试验材料及方法 2.1 试验材料及设备 试验用料取自轧态的Φ45mm的GCr15钢，用砂轮切片机切成厚10～20mm的试片，取其横截面的1/4留作试验。其化学成分列于表1。 试验用设备为SRJX-8-13型箱式电阻炉，温度用M6809型微机控制。控温精度士50C，用Neophot-2型金相显微镜观察组织和拍照。 2.2 热处理方法

本试验基本依照车间生产的综合式，采用箱式电炉加热，工艺曲线见图1～8。

3 试验结果 GCr15钢经上述球化退火处理后的组织形态特征和评定级别列于表2。 4 分析与讨论 4.1 奥氏体化温度及保温时间的影响 由试验可见，试样在740℃这一退火工艺加热时，尚属欠热状态，尽管有较长的保温时 间，原始的片状珠光体却不能完全溶解，所以不可能得到合格的球化组织，为<1.0级的低 级别组织特征，见图9。其基体珠光体多以片状形式出现，呈棒锤形珠光体。 正确的加热温度(790℃)，是获得理想球化组织的关键。在此温度下，无论是以<20℃/h的速度冷却，还是以50℃/h的速度冷却，都不影响获得合格的球化组织，见图10,图11。

轴承钢牌号化学成分及标准对比

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

轴承钢概况及质量检测

轴承钢概况及质量检测 轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢种。轴承在工作时承受着极大的压力和摩擦力，因此要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性以及高的弹性极限；另外，对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格。轴承钢是所有钢铁生产中要求最严格的钢种之一。轴承钢按不同的用途可分为若干种类，但目前比较常用的为高碳铬轴承钢GCr15。高碳铬轴承钢GCr15是世界上生产量最大的轴承钢，含碳为1%左右，含铬量为1.5%左右。轴承钢的性能要求众所周知，在各种运输车辆、机床、传动机械以及其他高速转动的机械中，轴承是不可缺少的零部件，而轴承钢就是用来制造各种滚动轴承的专用钢种。轴承钢的材料特性主要表现在以下方面：由于轴承钢的含碳量较高，钢锭浇铸及冷却时容易产生碳和铬的偏析，所以轴承钢钢锭开坯前应进行高温保温或扩散退火；轴承钢的导热性差，在加热时要防止炸裂；轴承钢在加热过程中容易产生脱碳、过热和过烧现象；轧后缓慢冷却时有明显的网状碳化物析出；在终轧温度低于800℃时，易产生带状碳化物。滚动轴承的工作条件极为复杂，承受着各种高的交变应力，如拉力、压力、剪力和摩擦力等。基于对轴承工作条件和破坏情况的分析，对轴承钢的性能要求主要有：具有高的接触疲劳强度和抗压强度；经热处理后必须具

有高而均匀的硬度；具有高的弹性极限，防止在高载荷作用下轴承发生过量的塑性变形；要有一定的韧性，防止轴承在受冲击载荷作用时发生破坏；要有一定的抗腐蚀性能；要有良好的工艺性能，如成型、切削、磨削等性能，以适应大批量、高效率、高质量生产的需要；要具有良好的尺寸稳定性，防止轴承在长期存放或使用中因尺寸变化而降低精度。根据轴承的特殊使用要求，轴承制造行业对轴承钢的生产也提出了非常严格的质量要求，具体体现在标准YB9—68及轴承钢生产标准YJZ84中，这两个标准是目前轴承钢生产中的两个并行标准。轴承钢的产品系列轴承钢的产品系列主要有热轧棒材、冷拔材、锻材、管材、盘条以及钢丝等几类，其中用量最大的是热轧棒材。由于各种机械在运行当中是否完全可靠，在很大的程度上要取决于轴承的质量和可靠性，因此，轴承和轴承钢的质量越来越引起世界各国的重视。目前，瑞典和日本的轴承钢质量在世界上处于领先地位。我国轴承钢的主要生产厂家有大冶特钢、北满特钢、上钢五厂、长城特钢、大连钢厂及本钢等。太钢轴承钢的产量最高时近2万t，约占全国总产量的1%～2%。轴承钢的研发方向世界各国都在研究和开发新型轴承钢以扩大应用和代替传统的轴承钢。例如：快速渗碳轴承钢，通过改变化学成分来提高渗碳速度，其中碳含量由传统的0.08%～0.20%提高到0.45%左右，渗碳时间由7h缩短到

轴承热处理(国外)

轴承热处理（国外） 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： （1）清洁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，实行清洁热处理（或称绿色环保热处理）是发达国家热处理技术发展的方向之一。为减少SO2、CO、CO2、粉尘及煤渣的排放，已基本杜绝使用煤作燃料，重油的使用量也越来越少，改用轻油的居多，天然气仍然是最理想的燃料。燃烧炉的废热利用已达到很高的程度，燃烧器结构的优化和空-燃比的严格控制保证了合理燃烧的前提下，使NOX和CO降低到最低限度；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。 （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。 （3）节能热处理科学的生产和能源管理是能源有效利用的最有潜力的因素，建立专业热处理厂以保证满负荷生产、充分发挥设备能力是科学管理的选择。在热处理能源结构方面，优先选择一次能源；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。 （4）少无氧化热处理由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。 轴承零件的热处理质量控制在整个机械行业是最为严格的。轴承热处理在过去的20来年里取得了很大的进步，主要表现在以下几个方面：热处理基础理论的研究；热处理工艺及应用技术的研究；新型热处理装备及相关技术的开发。 1 高碳铬轴承钢的退火 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）[1]，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。 2 高碳铬轴承钢的马氏体淬回火 2.1常规马氏体淬回火的组织与性能 近20年来，常规的高碳铬轴承钢的马氏体淬回火工艺的发展主要分两个方面：一方面是开展淬回火工艺参数对组织和性能的影响，如淬回火过程中的组织转变、残余奥氏体的分解、淬回火后的韧性与疲劳性能等[2~10]；另一方面是淬回火的工艺性能，如淬火条件对尺寸和变形的影响、尺寸稳定性等[11~13]。 常规马氏体淬火后的组织为马氏体、残余奥氏体和未溶（残留）碳化物组成。其中，马氏体的组织形态又可分为两类：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。一般，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[8]。与此同时，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[12~14]。但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、

国内外轴承钢发展现状方向

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等。美国的渗碳轴承

轴承钢热处理工艺

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。

GCr15高铬轴承钢化学成分及特性

GCr15高铬轴承钢化学成分及特性 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较高的硬度、均匀的组织、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。实际就是Cr15。 GCr15是一种最常用的高铬轴承钢，具有高的淬透性，热处理后可获得高而均匀的硬度。耐磨性优于GCr9，接触疲劳强度高，有良好的尺寸稳定性和抗蚀性，冷变形塑性中等，切削性一般，焊接性差，对白点形成敏感，有第一类回火脆性。在滚珠轴承制造中，用以杂质壁厚12mm.外径<250mm 的H级至C级的轴承套，直径25.4-50.8mm的钢球；直径<22mm的滚子，此外也可用作承受大负荷.要求高耐磨性.高弹性极限.高接触疲劳强度的其他机械零件及各种精密量具冷冲模等。如机床的滚珠丝杆，涡轮喷气发动机喷嘴的喷口.柱塞.活门.衬套等。 GCr15化学成分/元素含量（%）C：0.95-1.05 Mn：0.25-0.45 Si：0.15-0.35 S：<=0.025 P:<=0.025 Cr:1.40-1.65 Mo:≤0.10 Ni:≤0.30 Cu:≤0.25 Ni+Cu≤0.50 热处理 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

圆锥滚子轴承选材,热处理工艺设计及分析

圆锥滚子轴承选材，热处理工艺设计及分析 金属材料工程10060126 XX 杨瑞成教授隋然助教 摘要 本文从圆锥滚子轴承通常遇到的故障及失效入手，通过故障原因的分析，从而引涉出，滚动轴承的特性，如何选用合适的轴承使零件的寿命最大化。通过对圆锥滚子轴承工作条件分析，以及轴承材料的机械性能和工艺性能的要求最终将材料定为GCr15。GCr15为轴承钢，将进行球化退火、淬火、回火热处理工艺。根据滚动轴承的性能要求制定热处理工艺为（套圈的）：管料或棒料—锻造—球化退火—车加工成型—软磨（主要针对沟道）—淬火—回火—粗磨—精磨—成品。根据产品的尺寸、加热温度等确定所需的热处理炉有，立式淬火机床，盐浴炉RDM-20-8回火设备，中温箱电阻炉RX3-15-9进行退火。工艺布置应尽量满足工艺生产流程。。 关键词：圆锥滚子轴承、轴承钢、GCr15、热处理 一．圆锥滚子轴承工况分析及选材 （一）工况分析 轴承广泛用于柴油机、拖拉机、机床、汽车和火车等各种机械设备与车辆上，它由轴承内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。内圈紧装于主轴上，随轴一起转动。外圈则装在轴承座中静止不动，在轴转动过程中，内圈和滚动体发生转动和滚动，在高速运动下服役，承受点或线的接触的周期性的高压交变载荷和应力的作用，因此容易造成局部应力集中。 滚动体和内外圈三者之间既呈现滚动又呈现滑动，故会产生滚动摩擦和滑动摩擦，因此分析上述过程可知，滚动轴承的损坏形式为接触疲劳破坏和磨损，要求滚动体与内外圈应具有高的抗疲劳性能和耐磨性，有良好的尺寸稳定性，才能确保轴承高的使用寿命。 （二）圆锥滚子轴承的失效分析 一般情况下，滚动轴承的主要破坏形式是在交变应力作用下的疲劳剥落，以及由于摩擦磨损而使轴承精度丧失。此外，还有裂纹、压痕、锈蚀等原因造成轴承的非正常破坏。 (1)接触疲劳失效；(2)磨损失效；(3)断裂失效；(4)塑性变形失效；(5)游隙变化失效。 （三）性能要求 圆锥滚子轴承对材料热处理后应具备下列性能： (1)高的接触疲劳强度 (2)高的耐磨性 (3)高的弹性极限 (4)适宜的硬度 (5)一定的冲击韧性 (6)良好的尺寸稳定性 二. 圆锥滚子轴承的材料选择 （一）材料初选 目前，国内使用最久应用最为广泛的是高碳铬轴承钢，其成分特点是：高碳，轴承钢的W（C）一般控制在0.95％~1.05％范围内，以保证淬火后的硬度达到最大值，同时获得一定数量的碳化物，以提高耐磨性。Cr 作为基本合金元素，轴承钢的W（Cr）一般控制在1.65％以下。Cr一方面提高淬透性，使淬火后的组织和硬度均匀；另一方面，Cr溶于渗碳体中形成较稳定的含Cr渗碳体，这种合金渗碳体在淬火加热时溶解较慢，并以细小颗粒均匀分布在基体上，有利于提高耐磨性。 （二）材料终选 GCr15是铬轴承钢中典型的钢种，它的使用量很大，约占铬轴承钢的90％。国外所使用的铬轴承钢的成分也大致相似。GCr15钢含有较少量合金元素，综合性能良好，淬火回火后具有高而均匀的硬度，耐磨性能好，接触疲劳强度高。钢的热加工型号，球化退火后有良好的可切削性。综上所述，圆锥滚子轴承可以选用GCr15钢。 三．圆锥滚子轴承热处理工艺设计 组成滚动轴承的零件有外圈、内圈、滚动体和保持架。对于不同的零件，其加工过程和方法是不同的。对

国外轴承钢的生产及发展概况

国外轴承钢的生产及发展概况 轴承钢精炼与浇铸技术发展概况 徐明华虞明全郭永铭 摘要概述了瑞典、德国、法国、意大利、日本和俄罗斯轴承钢生产工艺流程和设备特点，重点介绍二次精炼和浇铸时对钢中氧含量和夹杂物的控制，讨论轴承钢精炼和连铸技术的发展势。 关键词轴承钢精炼浇铸氧含量夹杂物 近10年来，在国外炼钢工作者的不断努力下，国外轴承钢精炼与浇铸技术取 得了明显进展，轴承钢钢中氧含量不断下降，钢中夹杂物数量和形态得到有效控制。 在国外，生产轴承钢的厂家主要集中在瑞典，日本，德国，法国，意大利，俄罗斯等国家，尤以瑞典和日本的产量最高，前者年产70万t，后者60万t。 国外轴承钢生产的典型厂家的工艺和装备及其特点如表1所示。 表1 轴承钢生产的典型厂家的工艺和装备特点 Table 1 Technology and equipment characteristics of typical works for bearing steel production 国名瑞典德国法国意大利日本俄罗斯 Ascome Ascometal 山阳奥斯科公司或厂家 SKF GMH ABS厂 tal/Fos /Dunes 公司尔钢厂 废钢冷料/% 100 100 100 100 100 100 100 熔炼炉形式 AC电炉 DC电炉 AC电炉 AC电炉 AC电炉 AC电炉 AC电炉 出钢量/t 100 122,132 120 95 80 90 150

出钢方式 OBT EBT EBT EBT EBT EBT EBT 钢包精炼方式 ASEA-SKF LF LF LF LF LF 底吹氩底吹氩底吹氩搅拌形式电磁底吹氩底吹氩底吹氩两点或氮或氮 真空形式 VD VD RH RH VD RH DH 连铸和浇注形式模铸连铸模铸连铸连铸连铸模铸 精炼渣料来源合成活性石灰合成合成石灰石合成合成 夹杂物分析在线离线离线离线离线离线 炉渣成分分析在线在线在线在线在线 钢包留钢量/t 有 ?3 有有有 中间包留钢量/t ?3 有 AMEPA AMEPA AMEPA 钢包示渣手段有电磁示渣电磁示渣电磁示渣 钢流保护浇注手段有吹氮吹氩吹氩有有中间包水口防堵手段吹氮 结晶器电磁搅拌有有有有有二冷末端电磁搅拌有有有有 二冷形式喷雾喷雾喷雾喷雾喷雾结晶器液面控制手段钴60 钴60 钴60 钴60 钴60 ,1，2,1 瑞典SKF公司的轴承钢生产 1.1轴承钢生产工艺流程 100 t电炉熔炼(100%废钢)?OBT出钢倒入钢包(同时预脱氧)?在扒渣工位最大 限度扒渣?钢包到加热工位?添加合成渣?加热和感应搅拌，加入脱氧剂和合金?钢包到真空工位脱气?加铝和合金?浇铸成钢锭。 1.2 冶金进展

轴承钢生产工艺技术简介

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。轴承对其材料的要求较高，必须具备高的硬度、耐磨性、接触疲劳强度、弹性极限，良好的冲击韧性、断裂韧性、尺寸稳定性、防锈性能和冷热加工等性能。为保证这些性能要求，轴承钢的冶金质量必须保证其严格的化学成分及化学成分均匀性，特别高的纯净度，极低的氧含量和残余元素含量，严格的低倍组织和高倍组织，严格的碳化物均匀性，严格的表面脱碳层和内部疏松、偏析、显微孔隙等，不允许存在裂纹、夹渣、毛刺、折迭、结疤、氧化皮、缩孔、气泡、白点和过烧等表面和内部缺陷。我国特钢企业2007年轴承钢产量为245万t。 当前世界各国所使用的轴承钢主要有5大类，即高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢、中碳轴承钢。 高碳铬轴承钢。高碳铬轴承钢是含铬0.6%～1.5%的高碳合金钢，目前我国标准中采用5个牌号，GCr15、GCr6、GCr9、GCr9SiMn、GCr15SiMn。高碳铬轴承钢已有100多年的历史，长期的生产和使用证明，这种钢基本上可以满足一般工作条件的轴承要求，具有良好的耐磨性和抗接触疲劳性能，有较理想的耐锈蚀性和一定的弹性、韧性，加工性能较好，价格也较便宜，因此应用最广。由于淬透性的差别，其中用量最大的是GCr15和GCr15SiMn，GCr6和GCr9已很少采用。 渗碳轴承钢。渗碳轴承钢实质上是优质渗碳结构钢，目前我国标准中采用6个牌号，G20CrMo、G20CrNiMo、G20Cr2Ni4、G20CrNi2Mo、G10CrNi3Mo、G20Cr2Mn2Mo。这类钢经过渗碳、淬火、回火等热处理工序后，表面具有很高的硬度和一定的耐磨性以及较高的抗接触疲劳强度，且其心部都具有良好的韧性、一定的强度和硬度。主要用于承受冲击载荷下的轴承和特大型轴承，如铁路、轧钢机用轴承等。 不锈轴承钢。有马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢，目前我国标准中采用3个牌号，9Cr18、9Cr18Mo、Cr14Mo4。其中以马氏体不锈钢9Cr18使用最多。这类钢经过热处理可以得到全部或大部马氏体组织，具有高强度、很好的耐磨性和韧性，特别是在海水、酸、有机盐水溶液中具有较强的抗锈蚀能力。这些轴承钢的缺点是碳含量高，碳与铬形成粗大的一次碳化物，降低材料的机械性能，减少铬元素对抗腐蚀的贡献。1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢，经热处理后可以得到单一的奥氏体组织，具有良好的韧性和很好的抗腐蚀能力。但由于强度、硬度不高，只适用于制造低负荷、低转速轴承。 高温轴承钢。高温轴承钢具有一定的高温硬度和高温耐磨性。高温接触疲劳强度、抗氧化、耐冲击、高温尺寸稳定性等特点。此类钢利用高速钢和高铬马氏体不锈钢的一些钢号。我国目前使用的高温轴承钢主要有：9Cr18Mo（260℃）、Cr4Mo4V（315℃）、Cr14Mo4（480℃）、W6Mo5Cr4V2（480℃）、W9Cr4V2Mo（520℃）、W18Cr4V（560℃）、W12Cr4V5Co5（590℃），其中使用最普遍的是Cr4Mo4V。高碳铬轴承钢的回火温度是160～180℃，所以使用温度一般不超过120℃，如果使用温度超过120℃，钢的强度急剧下降，尺寸不稳定，并导致轴承的疲劳强度降低。所以，只能用高温轴承钢而不能用高碳铬轴承钢，如飞机用涡轮喷气发动机的功率越来越大，压缩机和涡轮机的主轴轴承要求耐高温，其工作温度一般为55～260℃，高者可达370℃，在这种工作条件下，只能采用高温轴承钢。 中碳轴承钢。中碳轴承钢是中碳合金钢，我国目前主要有：55、50MnA、70Mn、5CrMnMo、60CrMnMoA、55SiMoVA、50SiMo，后两个钢号是我国开发的抗冲击轴承钢。此钢类适用于制作掘进、起重、大型机床等重型设备上用的特大尺寸轴承，一般转速不高，但承受较大的轴向、径向载荷及弯曲应力等。

GCr15轴承钢的热处理工艺设计

热处理工艺 设计题目GCr15轴承钢的热处理工艺计 课程设计说明书 课程名称：金属热处理工艺学 设计题目：GCr15轴承钢的热处理工艺设计 院系：机械工程学院 班级：材料成型及控制工程 XXXX 学号： 0 9 1 1 0 1 1 00 学生姓名： idealwang 指导教师：黄老师 热处理工艺课程设计任务书

目录 1 热处理工艺课程设计的目的 --------------------4 2 零件的技术要求及选材 ------------------------4工作条件和技术要求-------------------------4材料的选择---------------------------------5化学成分及合金元素的作用-------------------6 3 热处理工艺课程设计的内容及步骤 ---------------7相变点的确定 ----------------------------------7

热处理工艺----------------------------------8 3.2.1工艺流程-------------------------8 3.2.2热处理工艺参数的制定-------------10 3.2.3处理工艺卡片填写---------------------12 3.2.4作过程中的注意事项 ------------------------------12家具的设计或者选用及零件的摆布------------------------13 热处理设备的选择-----------------------16组织特点和性能的分析 ------------------------------16 4总结---------------------------------------------21 5 收获和体会 ---------------------------------23 6 参考文献 -----------------------------------23 7 附表 1 热处理工艺卡 -------------------------25§1 热处理工艺课程设计的目的 热处理工艺课程设计是高等学校金属材料工程专业一次专业课 设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：（1）培养学生综合运用所学热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。 （2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和夹具设计等。 （3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、零件绘图和学习使用设计资料、手册、标准和规范。 因此，本课程设计要求我们综合运用所学知识来解决生产实践中的热处理工艺制定问题，包括工艺设计中的细节问题，如设备的选用，夹具的设计等。要求我们设计工艺流程，这需要翻查大量的文献典籍。如何灵活使用资料、手册，怎样高效查找所需信息，以及手册的查找

GCr轴承钢热处理工艺设计

G C r轴承钢热处理工艺 设计 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

工艺课程设计（论文） 题目：GCr15轴承钢热处理工艺设计 院（系）： 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 起止时间：

课程设计（论文）任务及评语 院（系）：教研室：材料科学与工程教研室

目录

1 GCr15轴承钢热处理概述 对轴承钢的冶炼质量要求很高，需要严格控制硫、磷和非金属夹杂物的含量和分布，因为非金属夹杂物的含量和分布对轴承钢的寿命影响很大。对轴承钢的基本质量要求就是纯净和组织均匀。纯净就是杂质元素及非金属杂物要少，组织均匀是钢中碳化物要细小，分布要均匀。夹杂物量愈高，寿命就越短。为了满足这些性能的要求，常常采用高碳铬轴承钢(GCr15 )经退火、淬火加低温回火的热处理工艺，为了改善冶炼质量，近来已采用电炉冶炼并经电渣重熔，亦可采用真空冶炼，真空自耗精炼等新工艺来提高轴承钢的质量。 高碳铬轴承钢的含碳质量分数比较高，一次预备热处理是球化退火，主要目的是为 了降低硬度，改善切削加工性，同时获得均匀分布的细粒状珠光体，为最终热处理做好 组织上的准备。 通过对经典GCr15轴承钢热处理工艺的分析，更加明确在执行热处理工艺过程中 所需要注意的问题。能够正确确定加热温度、时间，保温时间，冷却方式，其目的就是 通过正确的热处理工艺，使金属材料的潜在能力得到充分的发挥。 根据轴承的工作条件，失效形式及性能要求，本设计选择的轴承材料为GCr15轴 承钢；在设计球化退火-淬火加低温回火热处理工艺中，本设计借鉴了《热处理工程师 手册》，《钢的热处理》，《热处理工程基础》，《金属热处理原理与工艺》等。根据 工艺设计的理论基础设定了完整的热处理工艺流程，使热处理的GCr15轴承钢具有高 硬度，高耐磨性，高的耐点蚀性能，高的疲劳强度，从而满足轴承的质量要求。

国内外轴承钢发展现状方向

国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、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/mm 2）、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