轴承钢的工艺资料

轴承钢的工艺资料
轴承钢的工艺资料

轴承钢是用于制造滚动轴承的滚珠,滚柱和套筒等的钢种,也可用于制作精密量具,冷冲模,机床丝杠及柴油机油泵的精密偶件。轴承在工作时承受着极大的压力和摩擦力,所以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。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,是所有钢铁生产中要求最严格的钢种之一。

近五十年来我国还在轴承钢钢种及其轴承用材料方面,如无铬轴承钢、中碳轴承钢、特殊用途轴承钢及合金、金属陶瓷等取得了很大的进展。高碳铬轴承

为15%钢GCr15是世界上生产量最大的轴承钢,含碳Wc为1%左右,含铬量W

cr

左右,从1901年诞生至今100多年来,主要成分基本没有改变,随着科学技术的进步,研究工作任在继续,产品质量不断提高,占世界轴承钢生产总量的80%以上。

特殊钢一般是指具有特殊性能或特殊用途的钢种。其与普通钢相比具有更高的强度和韧性、物理性能、化学性能、生物相容性和工艺性能。因其性能特殊,决定了它在国民经济及军事工业中占有极其重要的地位。因此,在生产制造特殊钢时,就需要采用特殊的工艺装备技术来实现特殊的化学成分、特殊的组织和性能。

随着科学技术的发展,对特殊钢产量及品种的需要日益扩大,对质量的要求也越来越严格、苛刻。近年来,围绕提高特殊钢性能、质量、品种、效率,降低特殊钢成本、节能降耗、环境友好等方面采用了一系列新技术、新工艺、新装备,使得特殊钢的洁净度、均匀度、组织细化度和尺寸精度等有了很大提高。

特殊钢生产工艺流程主要有3种[2]:1)电炉流程(即短流程):电炉—二次精炼—连铸—轧制。2)转炉流程(长流程):高炉—铁水预处理—转炉—二次精炼—连铸—轧制。3)特种冶金:特种冶炼(如真空感应熔炼、冷坩埚熔炼、电渣重熔、真空电弧重熔、电子束熔炼、等离子熔炼等)—锻造或轧制。

这里要指出的是有些钢种的生产至今还必须走模铸—开坯—轧制或锻造的工艺流程。

因早期特殊钢主要采用电弧炉工艺冶炼,习惯上形成了特殊钢一定要用电炉冶炼,特殊钢厂就是电炉钢厂。而客观事实上也的确存在电炉只有生产特殊钢才可以有好的经济效益,特殊钢只能由电炉冶炼。这主要是由于早期电炉炼钢的特点和特殊钢本身的性质所决定的:1)电炉用废钢中有可利用的合金元素;2)电炉炼钢是靠电弧进行加热的,其温度远远超过2 000 ℃,且钢水温度可长时间地精确控制,这样电炉炼钢在难熔合金冶炼、合金化成分及工艺柔性等方面较转炉炼钢有无比的优越性;3)不足是炼钢周期长,生产效率低,成本高(废钢、电价昂贵),炉容小,易增碳、吸氮等。

恰好特殊钢产品有合金含量高、多品种、小批量、附加值高等特点,早期用电弧炉炼特殊钢达到了扬长避短的目的。同时人们也一直认为转炉就主要是用来炼普通钢。但是,1)转炉利用纯铁水冶炼特殊钢更纯净;2)废钢中的残余元素难以去除;3)炉外精炼技术的进步使转炉冶炼特殊钢的能力增强。

随着社会废钢资源的积累,直接还原技术的开发,电力工业的发展,电弧炉炼钢技术(大容积电炉、超高功率电炉等)和炉外精炼技术的飞速发展,特别是电炉出钢时间的缩短,能与连铸时间良好的匹配,使多炉连浇得以实现,电炉钢厂越来越多地生产普通钢,而转炉钢厂越来越多地炼特殊钢。电炉炼钢、转炉炼钢两种方法,无论是炼特殊钢还是炼普通钢,从质量上和经济上越来越接近。

由于宇航、导弹、火箭、原子能、海洋电子等工业的发展,对所需要的金属或合金质量、性能、可靠性、稳定性等的要求越来越高,电弧炉,转炉冶炼的钢质量很难满足这些要求,所以必须使用特种冶金技术。特种冶金包括:真空感应熔炼、电渣重熔、真空电弧重熔、电子束熔炼、等离子熔炼等。难熔金属(钨、钼、铌、钽)及活泼金属(钛及钛合金,包括钛、铝金属间化合物等)用真空电弧重熔、电子束熔炼以及冷坩埚感应熔炼等方法来制备;高温合金、精密合金以及某些对质量要求很高的合金钢用真空感应熔炼、电渣重熔、真空电弧重熔等方法来生产。

真空冶金(Vacuum Metallurgy)区别于大气下的冶金过程,广义包括:真空脱气、真空熔炼、真空熔铸、真空蒸馏、真空分解、真空烧结、真空热处理、真空焊接和真空镀膜等。在此特指两种类型:一种是将熔炼和成锭的整个过程在真空下进行,如真空感应熔炼(VIM)、真空电弧熔炼(VAR)、电子束重熔(EBR)等等,即特种冶炼方法之一;一种是把大气中钢水进行真空处理,即炉外精炼(二次精炼),如RH法、VOD法等。真空冶金使在普通熔炼操作中进行的物理化学反应条件发生了变化,体现在气相压力的降低上。只要冶金反应有气相参加,当反

应生成物中气体摩尔数大于反应物中气体摩尔数时,只要减少系统的压力,则可使平衡反应向着增加气态物质的方向移动,这就是真空冶金物理化学反应的基本特点。

在普通的熔炼操作中,金属从大气中吸收氧气、氮气和从水分来的氢气。在真空熔炼中,就可以避免这些气体的来源。这些气体对于钢和金属的性能都有相当严重的危害。不仅如此,在真空感应熔炼过程中,原来存在于原料中的或者已经进入钢水中的气体,还可以被去除,产生脱气作用,从而提高合金钢的加工使用性能。另外,在高真空下熔炼,液态金属中某些易挥发性元素,也和气体一样可以不同程度地被排除。这些元素中有许多是有害的,如铅(Pb)、锡(Sn)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi);有些则有时有害,有时却是有用的成分,如镁(Mg)、锰(Mn)、铜(Cu)等。有害元素的挥发能提高合金的性能,有用元素的挥发则应采取相应措施加以防止。其次,在真空条件下,碳具有很强的脱氧能力,其脱氧产物CO不断被排除至熔炼系统之外,克服了采用金属脱氧剂的脱氧产物污染金属的倾向。

电渣冶金经过了60余年的不断发展(1940年问世),包括电渣重熔、电渣熔铸、电渣浇铸、电渣转铸、电渣热风顶、电渣自熔模、电渣离心浇铸、电渣直接还原、电渣焊等。重熔精炼成熟工艺有4种:电渣重熔、真空电弧重熔、电子束重熔和等离子重熔。就目前生产应用而言,电渣重熔金属材料产量居首位,年产量超过其它三种重熔方法产量的总和(2003年世界电渣钢生产能力超过120万t/a)。

等离子弧熔炼是利用等离子弧作为热源来熔融、精炼和重熔金属的一种新型冶炼方法。等离子弧也是一种电弧,不过电离度更高,其特点是能量更集中,温度高,流速快,弧的电压和电流又相当稳定。等离子弧熔炼经过40余年的发展(1962年创始),在炉型结构,冶金特点等方面,大致可分为四大类:等离子电弧炉(PAF);等离子感应炉(PIF);等离子电弧重熔(PAR);等离子电子束重熔(PEB)。

总之特种冶金之真空冶金、电渣冶金、等离子熔炼技术,在难熔金属、活泼金属、高温合金、特殊钢锻件生产方面占据重要的地位。但是,近年来随着二次冶炼技术的发展,用二次精炼方法生产的特殊钢,在纯洁度方面已可达到甚至超过特种冶炼的产品,使得过去要靠特种冶炼方法才能生产的品种现在改用二次精炼方法来生产,例如,过去用真空电弧重熔或电渣重熔的轴承钢,现在可用LF+RH或LF+VD来生产。试验结果表明,用二次精炼方法获得的超纯轴承钢与真空电弧重熔的相比,二者具有相同的寿命。二次精炼技术的发展,使得特种冶金产品失去一部分市场。

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提供满足质量要求的高质量轴承钢。

轴承作为一个重要的机械传动部件,其内、外套圈及滚动体一般均由轴承钢制成。由于轴承的工作条件十分复杂,故对轴承钢的要求愈来愈严格,对原始组织的要求主要有两方面:一是高的纯净度,二是组织均匀。在冶炼过程,特别是在炉外精炼过程中,减少夹杂物的数量,改善夹杂物的形貌、性质,对冶炼高纯净轴承钢就显得特别重要。对于不同用途的轴承钢,可以采取不同的冶炼工艺,以使质量达到要求。

国内目前生产普通用途轴承钢,采用炉外精炼工艺,在含氧量和夹杂物数量方面控制较好。生产特殊用途轴承钢,则采用电渣重熔工艺,氧含量偏高,但在控制夹杂物形态、尺寸和分布方面优于精炼,

国内外冶炼轴承钢的技术特点比较如下:

国内轴承钢冶炼大多数只采用电炉偏心底出钢技术;国外电炉采用无渣出钢技术,转炉初炼,在钢包中进行真空除渣或炉后扒渣。

国内大多数只采用LF+VD精炼;国外采用LF精炼基础上,进行RH真空脱气处理。

国内轻压下技术仅处于试验阶段;国外采用轻压下、强压下等液相高压下技术。

目前,国内通常采用的电路冶炼工艺在控制全氧含量和夹杂物数量等方面有一定优势,通过控制电炉终点碳以降低初始氧含量,采用LF全程脱氧、改变精炼渣和扩散脱氧,VD真空脱气及弱搅拌等措施,对轴承钢的生产工艺进行优化,能实现低氧高纯净轴承钢的冶炼,但在夹杂物形状和分布上效果不够,易生成大的点状不变形夹杂等。

而对一些有特殊要求的轴承钢,一般精炼方法无法满足对其质量的要求,可以采用电渣重熔精炼技术对铸坯或钢锭进行重熔。电渣重熔的氧含量虽然会偏高一些,但在控制夹杂物形态、尺寸和分布方面效果较好,夹杂物大多尺寸细小分布均匀。

1钢中夹杂物对轴承钢质量的影响

1.1钢中氧化物夹杂(全氧含量、精炼法EAF-LF-VD)

1.2硫化物夹杂

1.3Ti控制

2轴承钢生产工艺的发展

要求

工作条件

冶炼方法

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。

编辑本段执行标准:

中国GB/T18254-2002

日本JIS G4805:1991

美国ASTM A295:1998

统一数字代号:B00150

编辑本段化学成分/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

生产制造方法

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。夹杂物量愈高,寿命就越短。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。

用途

用于制作各种轴承套圈和滚动体.例如:制作内燃机、电动机车、汽车、拖拉机、机床、轧钢机、钻探机、矿山机械、通用机械,以及高速旋转的个高载荷机械传动轴承的钢球、滚子和套圈. 除做滚珠、轴承套圈等外,有时也用来制造工具,如冲模、量具。

6.化学成分国标、冶标、日本标准中主要钢号的化学成分见表6—7—24。

表6-7-24 有关标准中主要钢号的化学成分指标

标准号钢号化学成分% C Si Mn P S Cr Mo Ni

GB/T3086 -82 9Cr18 0.90- 1.00 <0.80 <0.80 <0.035 <0.030 17.00- 19.00

GB/T3203 -82 G20 CrMo 0.17- 0.23 0.20- 0.35 0.65- 0.95 <0.030 <0.030 0.35- 0.65 0.08- 0.15

YB(T)1 -91 GCr15 0.95- 1.05 0.15- 0.35 0.25- 0.45 <0.025 <0.025 1.40- 1.65 <0.30 JISG4805 -90(96) SVJI 0.95- 1.10 0.15- 0.35 <0.50 <0.025 <0.025 0.90- 1.20 <0.25品名中国美国日本德国英国法国前苏联国际标准化组织

GB AST JIS DIN,DINEN BS,BSEN NP,NPEN TOCL ISO630

牌号牌号牌号牌号牌号牌号牌号牌号轴承钢

GCr9 51100 SUJ1 GCr15 52100 SUJ2 100Cr6 100Cr6 wx15 1 9Cr18Mo 440C SUS440C Z100CD17

编辑本段特性

综合性能良好.球化退火后有良好的切削加工性能.淬火和回火后硬度高而且均匀,耐磨性能和接触疲

劳强度高.热加工性能好.含有较多的合金元素,价格比较便宜.GCr15钢是高碳铬轴承钢中使用和生产量最多的牌号,被世界广泛采用.但是白点敏感性强,焊接性能较差.

具有高而均匀的硬度,良好的耐磨性.用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件.

具有了轴承的耐磨性,也加强了顶也钢性.GCr15锻造工艺

喷射成形作为一项新颖的快速凝固技术,在材料制造与加工方面显示出巨大的优势.采

用该技术制备了GCr15钢、2.98wt﹪si超高碳钢,以及Cu- 20wt﹪Fe原位复合材料,对它们的组织与性能进行了研究.喷射成形GCr15钢的铸态组织为等轴细层状珠光体,平均片间距为85nm ;油淬处理获得的马氏体片平均宽度为0.35μm.x射线衍射分析及TEM观察表明,硬度随回火温度升高而下降与回火中ε碳化物析出及长大有关.由CCT曲线测试获得喷射成形GCrl5钢的Ms(150℃)比母合金的Ms(250℃)低100℃,其主要原因是因为前者基体中固溶的碳含量高于后者.喷射成形GCr15钢铸态试样的超塑延伸率优于常规工艺制备的同种材料.首次利用喷射成形工艺制备了Cu-2Owt﹪Fe合金(SF).

编辑本段注意

1 轴承钢管用钢的残余铜含量(熔炼分析)应不大于0.20%。

2 氧含量在钢坯或钢材上测定。

3 盘条用钢的硫含量(熔炼分析)应不大于0.020%。GCr15表示方法

①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,如40Cr、25Cr2MoVA合金管②钢中主要合金元素,除个别微合金元素外,一般以百分之几表示。当平均合金含量<1.5%时,钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量,但在特殊情况下易致混淆者,在元素符号后亦可标以数字"1",例如钢号"12CrMoV"和"12Cr1MoV",前者铬含量为0.4-0.6%,后者为0.9-1.2%,其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时,在元素符号后面应标明含量,可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。

③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素,均属微合金元素,虽然含量很低,仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%,硼为0.001-0.005%。

④高级优质钢应在钢号最后加"A",以区别于一般优质钢。

⑤专门用途的合金结构钢,钢号冠以(或后缀)代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi钢,钢号表示为ML30CrMnSi。

VD型钢包精炼炉可对钢水进行真空脱气处理及真空下合金成分微调及氩气搅拌。VOD型钢包精炼炉是在真空下吹氧、脱碳、真空除气、真空下合金成分微调,主要用于精炼超低碳不锈钢和电工纯铁等。

前言

轴承钢是特殊钢中最具代表性的钢种之一,其质量很大程度上决定了机械产品的精度、性能、寿命与运行的可靠性。轴承在国际上素有“工业的心脏”的说法,轴承钢的质量水平也成为一个国家钢铁冶炼水平的标志之一。

轴承用钢按特性及应用环境划分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、

高温轴承钢、不锈轴承钢及专用的特种轴承材料。

轴承钢质量的基本要求是纯净和组织均匀,据统计,由非金属夹杂物和碳化物不均匀性造成的冶金质量缺陷所引起的失效占总失效65%。钢中非金属夹杂物主要来源是在冶炼过程中产生的脱氧产物,在钢液凝固时析出氧化物和硫化物,另外,钢渣混冲出钢时残留在钢中的渣、连铸过程中钢液对耐火材料的侵蚀以及钢液的二次氧化等,也是夹杂物的来源。

二、GCr15质量要求和常见缺陷

1.质量要求

GCrl5是高碳铬轴承钢的代表钢种,其综合性能良好,淬火和回火后具有高而均匀的硬度,以及良好的耐磨性和高的接触疲劳寿命,其热加工变形性能好,球化退火后有良好的可切削性能,是各国广泛应用的钢种之一,也是高碳铬轴承钢中产量最大的钢种。

主要质量要求如下:

(1)化学成分为w c=0.95%~1.05%,w Mn=0.25%~0.45%,w si= 0.15%~0.35%,w P≤0.025%, w s≤0.025%, w Mo≤0.10%,w Ni<0.30%,w Cu≤0.25%,w Ni+Cu≤0.50%。模注钢氧含量≤15×10-6,连铸钢氧含量≤12×10-6。

(2)钢液应采用真空脱气处理。

(3)低倍组织:中心疏松、一般疏松、偏析。模注钢均≤1.0级,连铸钢除中心疏松≤1.5级外,其他也应≤1.0级,一般需做退火断

口或淬火断口试验。

(7)非金属夹杂物规定。细系:A类≤2.5级,B类≤2.0级,c

类≤0.5级,D类≤1.0级;粗系:A类≤1.5级,B类≤1.0级,c

类≤O.5级,D类≤1.0级。

(8)直径≤60mm的钢材不得有显微孔隙,直径>60mm的钢材显微孔隙需进行评级。

2.GCr15(钢坯)常见缺陷

(1)表面缺陷:裂纹、缩孔和夹渣等。

(2)内置缺陷:夹杂物超标、氧含量超标、白点、气孔、偏析、缩松及碳化物不均匀等。

三、GCr15冶炼工艺的选择与控制

我们根据对GCrl5轴承钢质量要求及常见缺陷,经过认真分析和探讨,确定了GCrl5轴承钢的冶炼工艺。

1.工艺路线

65t Consteel EAF一65t LF一65tVD— R9mCC连铸机。65t Consteel EAF出钢采用挡渣出钢,钢包中采用精炼渣、石灰、石等造渣。采用LF精炼脱氧、脱硫、去夹杂及微合金化,调节酸溶铝Als的含量,再经过vD进行脱气、渣洗钢液处理。连铸采用全程保护浇注,中问包等温控制,稳定拉坯速度,以及液面自动控制等,并采用

(M+F)~EMS组合式电磁搅拌。

生产工艺流程

2.Consteel EAF冶炼工艺要点

(1)初炼炉主要任务为脱碳和脱磷。增加热装铁液量是解决泡沫

渣降磷和保碳矛盾的有效手段,该公司冶炼的入炉钢铁料为铁液60%、国标铁10%、废钢30%。

(2)冶炼过程为全程泡沫渣埋弧操作。

(3)初炼炉的另一个重点任务是无渣出钢。EAF采用偏心炉底出钢技术(EBT)挡渣出钢,出钢温度控制在1630~1650o C。

(4)为保证良好的成渣性,出钢时造渣材料分批加入;同时为了

提高脱硫效率,采用优质活性石灰。

3,LF精炼工艺要点

轴承钢精炼炉渣主要有3项任务:一是减少夹杂物数量,特别是

减少氧化物夹杂的数量;二是改善夹杂物的性质和形态,使塑性夹杂物所占比例增加,减少或消除CaO型的球状夹杂物;三是降低钢中硫

含量。

(1)精炼渣碱度控制在2.0 2.3,目的是为了尽可能减少点状

夹杂物。

(2)精炼前期大电流埋弧操作,迅速提升渣温和钢液温度,促进

脱氧、脱硫反应和夹杂物吸附;后期保温操作或适度提升温度。

(3)采用SiC辅以硅钙钡扩散脱氧,送电过程中氩气低流量搅拌,适时喂人铝线,然后稍微加大氩气流量,促进渣一钢反应和Al2O3生成物上浮,同时保证钢液不裸露,控制一次样铝含量。

(4)取样后保持白渣操作,以使精炼渣在具有强吸附夹杂物能力的同时又能保证脱氧、脱硫效果。

(5)LF吊包温度控制在1585~1595o C。

4.VD工艺要点

(1)LF出钢后,进入VD工位前扒掉部分精炼渣,加入调渣剂,调整渣组成,增强真空脱气和吸附钢中夹杂物的效果,保持时问25~30min。

(2)真空处理后连铸开浇前,软吹过程加覆盖剂和炭化稻壳双层保温,软吹时间>20min,平均温降0.5~0.7o C/min,控制钢包钢液浇注温度1515~1520℃。

5.连铸

结论

(1)增加热装钢液量是解决泡沫渣降磷和保碳矛盾的有效手段。

(2)无渣出钢可有效减少炉渣对钢液的污染。

(3)精炼渣碱度控制在2.0~2.3,可有效地去除石英(SiO2)、铝硅酸盐(3A1203、2SiO2)和钙硅酸盐等点状夹杂物。

(4)较低的过热度是减少中心偏析、疏松和缩孔的首要条件,与此匹配的拉速和冷却制度是保证连铸坯质量合格的核心。

(5)(M+F)一EMS结晶器与末端组合式电磁搅拌是解决中心缩松的

重要手段。

1.1原料制度

低熔点有色金属元素如As、Sn、Te、Bi、Pb元素的带入,会使轴承面出现软点、硬度不均等,国内外的相关标准和技术协议对此都有严格的规定。因而,为了降低钢水中的杂质含量,应严格控制入炉废钢的质量,采用精料原则,减少含有色金属元素的废钢人炉量。具体方案为适当多配S、P含量低的生铁,每炉配加量为20一-.30 t,同时减少进口废钢配加量,控制每炉配加量15 t以下,其余为国产废钢。1.2 电炉冶炼工艺的优化

初炼炉为Consteel电弧炉,主要任务是快速提供低磷、温度合适和化学成分控制准确的钢水,减少精炼炉的负担。在原有的工艺下,Consteel电炉采用大供氧量操作以及操作上的不协同,造成出钢

终点碳含量偏低,不仅影响金属物料与合金料的收得率,而且使氧化终点钢水中氧的含量偏高,增加了炉后脱氧的负担,导致成本上升。对终点碳的准确控制。可参考图1碳氧平衡曲线所示。

优化结论

(1)采用精料原则,减少含有色金属元素的废钢入炉量,严格控制吹氧的工艺参数,从源头保证钢的洁净度;

(2)在轴承钢冶炼中,选用铝与硅钡合金进行脱氧处理,特别是以硅钡合金进行终脱氧,不仅使钢中的氧含量进一步降低,而且消除了钢中点状夹杂物,同时,使钢中的脆性夹杂有所减少,

(3)在精炼过程中,低碱度精炼渣和硅钡合金终脱氧工艺的有机结合,

不仅能有效去除钢中的点状夹杂物,改变夹杂物的形态,而且能有效地控制硫含量。

滚动轴承的热处理工艺设计

攀枝花学院 学生课程设计(论文) 题目:滚动轴承的热处理工艺设计 学生姓名: 学号: 所在院(系):材料工程学院 专业:级材料成型及控制工程 班级:材料成型及控制工程一班 指导教师:职称:讲师 2013年12月15日 攀枝花学院教务处制

攀枝花学院本科学生课程设计任务书 题目滚动轴承的热处理工艺设计 1、课程设计的目的 使学生了解、设计滚动轴承的热处理工艺,融会贯通相关专业课程理论知识,培养学生综合运用所学知识、分析问题和解决问题的能力。 2、课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等) 内容: (1)明确设计任务(包括设计的技术要求) (2)绘出热处理件零件图 (3)给出设计方案 (4)写出设计说明 (5)设计质量检验项目 (6)设计热处理工艺卡片 (7)滚动轴承的热处理缺陷及预防或补救措施 要求: (1)通过查找资料充实、完善各项给定的设计内容。 (2)分析热处理过程中可能出现的缺陷,针对这些缺陷提出预防措施或补救措施。 (3)提交设计说明书(报告),2千字以上。报告格式请参照“毕业论文(设计)”格式。 3、主要参考文献 [1] 夏立芳主编. 金属热处理工艺学. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2005 [2] 中国机械工程学会热处理分会.热处理工程师手册[M].机械工业出版社.2003.第一版. [3] 张玉庭主编.热处理技师手册[M].机械工业出版社.2006.第一版 [4] 中国机械工程学会热处理学会.热处理手册[M].机械工业出版社.2003.第三版. 4、课程设计工作进度计划 第十六周:对给定的题目进行认真分析,查阅相关文献资料,做好原始记录。 第十七周:撰写课程设计说明书,并进行修改、完善,提交设计说明书。 指导教师(签字)日期年月日 教研室意见: 年月日 学生(签字): 接受任务时间:年月日 注:任务书由指导教师填写。

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。

滚动轴承零件的热处理(必学)

滚动轴承零件的热处理 品种之多,至今已有6万多个,结构上一般为外套,内套,滚动体,保持架和润滑油等组成.滚动轴承多数为高载荷(球轴承的接触应力达4900MPa,滚柱轴承接触应力达2940MPa)下运行,在套圈和滚动体接触面上承受交应力,高转速(d/V值2.5X106mm.r/min).长寿寿命条件下服役.其失效的主要形式是疲劳剥落,磨损,断裂等.因此,要求滚动轴承用钢应具有:高的硬度,高的搞疲劳性能,高的耐磨性,一定的韧性,良好的尺寸稳定性和冷热加工性能等.最终表面为使用寿命长和高的可靠性. 通常套圈和滚动体均采用高碳铬轴承钢,长期实践证明,它是制造滚动轴承的最佳钢种,GCR15钢占滚动轴承用量90%以上.在外套带安装挡边和高冲击载荷下,工作的滚动轴承采用合金渗碳钢,它主要含有铬镍钼等元素.渗碳钢在表面层深度范围内渗碳,形成表面硬化层,而中心部硬度低,形成表面高硬度而心部具有高的韧性,适用于承受冲击载荷条件轴承,如轧机轴承等. 钢中非金属夹杂,易形成早期疲劳剥落,所以高纯度轴承钢(真空感应+真空自耗冶炼),制造高可靠性,长寿命,高精度轴承,如航空发动机主轴轴承,高精度陀螺轴承和高精密(P2,P4级)机床主轴轴承等.对于在化工,航空,原子能,食品,仪器,仪表等现代工业所用滚动轴承还需具有耐腐蚀,耐低温(-253度),耐高渐,搞辐射和防磁等特性.因此,滚动轴承用材料种类较多,常用滚动轴承钢与合金及应用范围见表4-1

4.4.2冲压滚针套等零件的热处理 用08,10,15CrMo,20CrMo钢制冲压成HK型,BK型滚针套,垫圈,保持架和罩等.该类零件要求具有一定强度,较好耐磨性.因此对零件表面需进行表面硬化,如碳氮共渗,渗碳和氮碳共渗等. 4.4.2.1冲压滚针套的C-N共渗热处理 1.冲压滚针套碳氮共渗(或渗碳)直接淬火并回火后的表面硬度和心部硬度按表4-81的规定执行. 表4-81碳氮共渗(或渗碳)直接淬火并回火后的表面硬度和心部硬度

世界各国钢材牌号对照表

一、我国钢号表示方法概述 钢的牌号简称钢号,是对每一种具体钢产品所取的名称,是人们了解钢的一种共同语言。我国的钢号表示方法,根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》(GB221-79)中规定,采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即: ①钢号中化学元素采用国际化学符号表示,例如Si,Mn,Cr……等。混合稀土元素用“RE”(或“Xt”)表示。 ②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等,一般采用汉语拼音的缩写字母表示,见表。 ③钢中主要化学元素含量(%)采用阿拉伯数字表示。表:GB标准钢号中所采用的缩写字母及其涵义

二、我国钢号表示方法的分类说明 1.碳素结构钢 ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”,代表钢材的屈服点,后面的数字表示屈服点数值,单位是MPa例如Q235表示屈服点(σs)为235 MPa 的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、 B、C、D。脱氧方法符号:F表示沸腾钢;b表示半镇静钢:Z表示镇静钢;TZ表示特殊镇静钢,镇静钢可不标符号,即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。 ③专门用途的碳素钢,例如桥梁钢、船用钢等,基本上采用碳素结构钢的表示方法,但在钢号最后附加表示用途的字母。 2.优质碳素结构钢

①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.45%的钢,钢号为“45”,它不是顺序号,所以不能读成45号钢。 ②锰含量较高的优质碳素结构钢,应将锰元素标出,例如50Mn。 ③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出,例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢,其钢号为10b。 3.碳素工具

国际钢牌号对照表

国际钢牌号对照表 一、我国钢号表示方法概述 钢的牌号简称钢号,是对每一种具体钢产品所取的名称,是人们了解钢的一种共同语言。我国的钢号表示方法,根据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》(GB221-79)中规定,采用汉语拼音字母、化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。即: ①钢号中化学元素采用国际化学符号表示,例如Si,Mn,Cr……等。混合稀土元素用“RE”(或“Xt”)表示。 ②产品名称、用途、冶炼和浇注方法等,一般采用汉语拼音的缩写字母表示,见表。 ③钢中主要化学元素含量(%)采用阿拉伯数字表示。表:GB标准钢号中所采用的缩写字母及其涵义:

二、我国钢号表示方法的分类说明 1.碳素结构钢 ①由Q+数字+质量等级符号+脱氧方法符号组成。它的钢号冠以“Q”,代表钢材的屈服点,后面的数字表示屈服点数值,单位是MPa例如Q235表示屈服点(σs)为235 MPa的碳素结构钢。 ②必要时钢号后面可标出表示质量等级和脱氧方法的符号。质量等级符号分别为A、B、C、D。脱氧方法符号:F表示沸腾钢;b表示半镇静钢:Z表示镇静钢;TZ表示特殊镇静钢,镇静钢可不标符号,即Z和TZ都可不标。例如Q235-AF表示A级沸腾钢。 ③专门用途的碳素钢,例如桥梁钢、船用钢等,基本上采用碳素结构钢的表示方法,但在钢号最后附加表示用途的字母。 2.优质碳素结构钢 ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.45%的钢,钢号为“45”,它不是顺序号,所以不能读成45号钢。 ②锰含量较高的优质碳素结构钢,应将锰元素标出,例如50Mn。 ③沸腾钢、半镇静钢及专门用途的优质碳素结构钢应在钢号最后特别标出,例如平均碳含量为0.1%的半镇静钢,其钢号为10b。 3.碳素工具钢 ①钢号冠以“T”,以免与其他钢类相混。 ②钢号中的数字表示碳含量,以平均碳含量的千分之几表示。例如“T8”表示平均碳含量为0.8%。 ③锰含量较高者,在钢号最后标出“Mn”,例如“T8Mn”。 ④高级优质碳素工具钢的磷、硫含量,比一般优质碳素工具钢低,在钢号最后加注字母“A”,以示区别,例如“T8MnA”。 4.易切削钢 ①钢号冠以“Y”,以区别于优质碳素结构钢。 ②字母“Y”后的数字表示碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,例如平均碳含量为0.3%的易切削钢,其钢号为“Y30”。 ③锰含量较高者,亦在钢号后标出“Mn”,例如“Y40Mn”。 5.合金结构钢 ①钢号开头的两位数字表示钢的碳含量,以平均碳含量的万分之几表示,如40Cr。 ②钢中主要合金元素,除个别微合金元素外,一般以百分之几表示。当平均合金含量<1.5%时,钢号中一般只标出元素符号,而不标明含量,但在特殊情况下易致混淆者,在元素符号后亦可标以数字“1”,例如钢号“12CrMoV”和“12Cr1MoV”,前者铬含量为0.4-0.6%,后者为0.9-1.2%,其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时,在元素符号后面应标明含量,可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。 ③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素,均属微合金元素,虽然含量很低,仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%,硼为0.001-0.005%。 ④高级优质钢应在钢号最后加“A”,以区别于一般优质钢。 ⑤专门用途的合金结构钢,钢号冠以(或后缀)代表该钢种用途的符号。例如,铆螺专用的30CrMnSi钢,钢号表示为ML30CrMnSi。

JBT 8566-2008 滚动轴承 碳钢轴承零件 热处理技术条件

ICS 21.100.20 J 11 JB 滚动轴承 碳钢轴承零件 热处理技术条件 Rolling bearings ―Bearing parts made from carbon steel ―Specifications for heat-treatment 中华人民共和国国家发展和改革委员会 发布

前 言 本标准代替JB/T 8566-1997《滚动轴承零件碳钢球轴承套圈热处理技术条件》和JB/T 8569-1997《滚动轴承零件碳钢球渗碳热处理技术条件》。 本标准与JB/T 8566-1997和JB/T 8569-1997相比,主要变化如下: ——修改了标准名称,并把JB/T 8566-1997和JB/T 8569-1997加以合并(1997年版和本版的封面及首页); ——增加了渗碳钢球压碎载荷值(见附录A); ——修改了检验方法(1997年版和本版的第5章)。 本标准的附录A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(SAC/TC 98)归口。 本标准起草单位:万向钱潮股份有限公司、洛阳轴承研究所、洛阳轴研科技股份有限公司。 本标准主要起草人:叶健熠、郑晓敏、王智勇、范围广、仇亚军、屠国青、梁林霞。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为: ——JB/T 8566-1997; ——JB/T 8569-1997。 I 标准分享网 https://www.360docs.net/doc/d87235011.html, 免费下载

滚动轴承 碳钢轴承零件 热处理技术条件 1 范围 本标准规定了采用符合GB/T 699-1999中的45钢或性能与之相当的优质碳素结构钢制造的轴承套圈锻造或锻造退火和淬、回火后的技术要求、检验方法与检验规则以及10、15优质碳素结构钢或含碳量和力学性能与其接近的碳钢制造的碳钢球的渗碳和淬、回火技术要求、检验方法与检验规则。 本标准适用于上述钢制轴承零件的热处理质量检验。对有特殊要求的轴承零件以及其他用途的碳钢球,应按产品图样的规定。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 GB/T 230.1-2004 金属洛氏硬度试验第1部分:试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)(ISO 6508-1:1999,MOD) GB/T 231.1-2002 金属布氏硬度试验第1部分:试验方法(eqv ISO 6506-1:1999) GB/T 699-1999 优质碳素结构钢 JB/T 1255-2001 高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件 JB/T 7361-2007 滚动轴承零件硬度试验方法 JB/T 7362-2007 滚动轴承零件脱碳层深度测定法 JB/T 8881-2001 滚动轴承零件渗碳热处理技术条件 3 套圈技术要求 3.1 锻造或退火 套圈锻造或锻造退火后的硬度不应大于241HBW,压痕直径不应小于3.9mm。 3.2 淬、回火 3.2.1 硬度 3.2.1.1 淬、回火后的硬度 套圈淬、回火后的硬度不应低于50HRC。 3.2.1.2 同一零件的硬度差 套圈外径不大于100mm,同一个零件硬度差不应大于2HRC;套圈外径大于100mm,同一零件硬度差不应大于3HRC。 3.2.2 显微组织 轴承套圈淬、回火后显微组织应为马氏体+少量残余奥氏体。淬、回火后显微组织的马氏体粗细程度按第一级别图评定:第1级~第3级为合格组织,大于第3级为不合格组织。在硬度合格的情况下,屈氏体组织不予控制。 1

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:

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

国内外钢材牌号对照

UK Euronorm Germany France Italy Spain Japan USA USA BS1449 EN10111 Din 1614 NFA 36-301 UNI 5867 UNE 36-086/11 JIS G3131 ASTM SAE HR15 *** *** *** C15 *** *** A611 1018 HR4 FeP10 *** 1C FeP10 *** DPHC *** 1010 HR3 FeP11 Stw22 2C FeP11 AP11 SPHD A619 1008 HR2 FeP12 Stw23 *** FeP12 AP12 *** A621 1006 HR1 FeP13 Stw24 3C FeP13 AP13 SPHE A622 1006Al k BS4360 EN10025 DIN 17100 NFA 35-501 UNI 7080 UNE 36-080/11 JIS G3101 ASTM *** 40A S235 Ust 37-2 *** Fe360 A370 *** A283C *** 40B S235JR Rst 37-2 E24-2 Fe360B *** *** *** *** 43A S275 *** *** *** *** *** A570Gr40 *** 43B S275 St44-2 E28-2 Fe430B *** *** *** *** 50A S355 *** *** Fe510 A450 SS50 A572Gr50 *** 50B S355JR *** *** Fe510B *** *** *** *** 50C S355JO St52-3U E36-3 FE510C *** *** *** *** 50D *** *** *** *** *** *** *** *** BS1449 EN10149 SEW 092 NFA36-231 UNI UNE JIS ASTM AT15 SAE J1392 40/30 S315MC QSTE 340TM E315D Fe E275 *** *** 045XLK 43/35 S355MC QSTE 380TM E355D *** *** *** 50 050XLK 46/40 S420MC QSTE420M E420D Fe355 *** *** 60 060XLK 50/45 S460ML QSTE500TM E490D Fe420 *** *** 70 *** 60/55 S550MC QSTE550TM E560D Fe560 *** *** 80 080XLK *** S560MC QSTE600TM E600D *** *** *** *** *** BS1449 EN10130 DIN1623 NFA 36-401 UNI 5866-77 UNE 36086 JIS 3141-77 *** ***

滚动轴承零件的热处理(必学)

滚动轴承零件的热处理(必学)

滚动轴承零件的热处理 品种之多,至今已有6万多个,结构上一般为外套,内套,滚动体,保持架和润滑油等组成.滚动轴承多数为高载荷(球轴承的接触应力达4900MPa,滚柱轴承接触应力达2940MPa)下运行,在套圈和滚动体接触面上承受交应力,高转速(d/V值2.5X106mm.r/min).长寿寿命条件下服役.其失效的主要形式是疲劳剥落,磨损,断裂等.因此,要求滚动轴承用钢应具有:高的硬度,高的搞疲劳性能,高的耐磨性,一定的韧性,良好的尺寸稳定性和冷热加工性能等.最终表面为使用寿命长和高的可靠性. 通常套圈和滚动体均采用高碳铬轴承钢,长期实践证明,它是制造滚动轴承的最佳钢种,GCR15钢占滚动轴承用量90%以上.在外套带安装挡边和高冲击载荷下,工作的滚动轴承采用合金渗碳钢,它主要含有铬镍钼等元素.渗碳钢在表面层深度范围内渗碳,形成表面硬化层,而中心部硬度低,形成表面高硬度而心部具有高的韧性,适用于承受冲击载荷条件轴承,如轧机轴承等. 钢中非金属夹杂,易形成早期疲劳剥落,所以高纯度轴承钢(真空感应+真空自耗冶炼),制造高可靠性,长寿命,高精度轴承,如航空发动机主轴轴承,高精度陀螺轴承和高精密(P2,P4级)机床主轴轴承等.对于在化工,航空,原子能,食品,仪器,仪表等现代工业所用滚动轴承还需具有耐腐蚀,耐低温(-253度),耐高渐,搞辐射和防

磁等特性.因此,滚动轴承用材料种类较多,常用滚动轴承钢与合金及应用范围见表4-1 表4-1 常用滚动轴承用钢与合金及应用范围 类别统 一 数 字 代 号 牌号 材料 规格 供应 状态 应用范围 最高 工作 温度 采用 标准 高 碳铬轴承钢B00 040 GCr4 圆钢, 热轧 或锻 制,不 退火 它适用于套圈壁 厚>14mm,用TSH 表面淬火后可获 得最佳强韧化效 果,表面硬度为 60-64HRC,中心 硬度为 35-45HRC,晶粒 细化,表面呈压 应力 应用于承受冲击 载荷工况条件下 的轴承,如铁路 轴承,大型转盘 轴承 工作 温度 <120 GB/T1 8254- 2000

各国钢材牌号对照表

中国德国法国国际标准日本瑞典英国美国 GB DIN W-Nr. NF ISO JIS SS BS ASTM UNS Q195 (A1,B1) S185 (st33) 1.0035 S185 (A33) HR2 -- S185 (140A10) A285M Gr.B - Q215A USt34-2 1.0028 A34 HR1 SS330 (SS34) 1370 040A12 A283M Gr.C - A215B (A2,C2) RSt34-2 1.0034 A34-2NE ---- A573M Gr.58 - Q235A S235JR 1.0037 S235JR Fe 360A SS 400 (SS 41) 1311 S235JR A570 Gr.A K02501 Q235B S235JRG1 1.0036 S235JRG1 Fe 360D -1312 S235JRG1 A570 Gr.D K02502 Q235C S235JRG2 (St 37-2) (USt 37-2) (RSt 37-2) 1.0038 S235JRG2 (E24-2) (E24-2NE) --- S235JRG2 (40B,C) A283M Gr.D - Q235D (A3,C3) --------- Q255A St44-2 1.0044 E28-2 -SM 400A 1412 43B A709M Gr.36 Q255D (A4,C4) ---- SM400B (SM 41A) (SM 41B) ---- Q275 (C5) S275J2G3 S275J2G4 (St44-3N) 1.0144 1.0145 1.0055 S275J2G3 S275J2G4 Fe430A SS490 (SS50) 1430 S275J2G3 S275J2G4 (43D) -K02901 注:括号内为旧钢号

滚动轴承工作温度的介绍

滚动轴承工作温度的介绍(一)滚动轴承根据其材质选用和热处理工艺以及使用工作时的润滑条件,在产品设计阶段和生产加工制造过程中其工作温度即已给定。具体情况如下: 一.材质选用 1.通用轴承在正常工作温度下(室温)可按照国家标准GB/T18254-2002《高碳铬轴承钢》选材。 2.高温轴承工作温度超过300℃以上可按照YB688-2000《高温轴承钢 Cr4 M O4V技术条件》选材。 3.低温轴承(工作温度低于-60℃以下的轴承),常用不锈轴承钢9Cr18、9Cr18Mo材料制造,可按照GB/T3086-1982《高碳铬不锈轴承钢技术条件》选材,也可选用铍青铜、陶瓷等材料制造。二.热处理工艺 1.通用轴承选用高碳铬轴承钢时,其热处理工艺按照国家机械行业标准JB/T1255-2001《高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件》进行。 2.高温轴承工作温度高于300℃时可按JB/T2850-1993《Cr4M O4V 高温轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件》处理后,予以应用。 3.低温轴承,可按JB/T1460-2002《高碳铬不锈钢滚动轴承零件热处理技术条件》处理后,予以应用。 三.滚动轴承工作温度 1.通用轴承选用高碳铬轴承钢并按上述热处理工艺加工后滚动轴

承在正常工作状态下(室温)的工作温度按照相关标准要求,即通过寿命和可靠性试验及评定后,即可按此予以控制。 a. 试验规定见JB/T50013-2000《滚动轴承寿命及可靠性试验规程》中第5条试验条件,第5.4项:轴承外圈温度脂润滑时,不允许超过80℃;油润滑时,不允许超过95℃。 b. 试验及评定见GB/T24607-2009《滚动轴承寿命与可靠性试验及评定》国家标准第6条试验条件,第6.2项:循环油润滑时,轴承外圈温度一般不应超过95℃;脂润滑时,轴承外圈温度一般不应超过80℃。 2. 高温条件下轴承工作温度: a. 滚动轴承选用高碳铬轴承钢,工作温度在150℃~350℃之间,按照JB/T2974标准,当工作温度在150℃~350℃之间时,在轴承型号后缀可分别标注S0~S4予以表示。 b. 滚动轴承选用高温轴承钢,其工作温度可达300℃以上,具体工作温度依据工作条件另行给定。 3.低温轴承工作温度: 滚动轴承选用高碳铬不锈轴承钢,其工作温度低于零下60℃以下,具体工作温度依据工作条件另行给定。

滚动轴承材料选用及其热处理

滚动轴承材料选用及其热处理 一、材料选用依据和原则 轴承是机械设备中一种重要零部件,也是应用最广泛的标准件之一。它的作用是支撑机械旋转体,降低其运动过程中的摩擦系数和能量损耗。轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类,本文仅适用与滚动轴承。 本文对于无磁轴承、低温下轴承、精密轴承、高温轴承、大尺寸轴承也提出材料选择和独立见解,这些一般资料是查阅不到的。 选择轴承材料应依据其使用工况,包括受力情况、环境温度和介质等方面。 工件承受应力大小类型是选择材料的主要因素,正常情况下可分为:⑴低载荷、低冲击;⑵中等载荷、低冲击;⑶重载荷、中等冲击;⑷重载荷、高冲击。 环境温度分为常温、低温和高温;高温以500℃为极限,低温以‐100℃为极限。 介质可分为非腐蚀介质和腐蚀介质;空气、润滑剂和淡水可按非腐蚀介质考虑,这里腐蚀介质包括工业废水、海洋气氛、稀强酸、弱酸、碱、非卤盐和氧化性酸等。 一般无冲击载荷情况下,低载荷且非重要轴承可选用碳素轴承钢,重载则须选用高碳铬轴承钢和高碳铬不锈轴承钢。 冲击载荷大时,应选择渗碳钢,渗碳钢内韧外硬,适用承受冲击载荷。 低温用钢可选用奥氏体不锈钢,其耐低温可达‐100℃以下,其耐磨性可以通过表面渗氮来解决。 渗碳淬火容易造成变形,精密齿轮只好通过表面渗氮来提高其硬度,所以选择渗氮钢。 高碳铬不锈轴承钢除了耐腐蚀性好,其耐高温性能也不错,至少可达500℃以上。 制造大尺寸轴承,热处理造成的尺寸变形成了主要问题,热处理后再进行机加又难以实现,所以只好选用中碳合金轴承钢,先调质后机加,机加后不再进行热处理。 二、常用轴承材料选择(见表1)

表1:材料选用一览表 材料牌号 钢类别 工作载荷 热处理方案 G8Crl5 GCrl5 GCrl5SiMn GCrl5SiMo GCr18Mo 高碳铬轴承钢 重载荷、低冲击 球化退火+淬火+回火 G55 G55Mn G70Mn 碳素轴承钢 低载荷、低冲击 淬火+回火 20CrMnTi 12Cr2Ni4 20CrNi3 20CrNiMo 渗碳钢 重载荷、高冲击 渗碳淬火+回火 38CrMoAl 42CrMo 渗氮钢 (精密轴承) 重载荷、中等冲击;淬火+回火+渗氮 95Crl8 102Crl8Mo 65Cr14Mo4V 高碳铬不锈轴承钢 (腐蚀介质或高温下使用) 重载荷、低冲击;淬火+回火 06Cr18Ni11Ti 06Cr17Ni12Mo2Ti 奥氏体不锈钢 (低温下使用) 低载荷、中等冲击固溶处理+渗氮 50CrNi 42CrMo 中碳合金钢 (大尺寸轴承) 重载荷、中等冲击机加前:淬火+回火 7Mn15Cr2Al3V2WMo 工具钢 (无磁轴承) 重载荷、中等冲击固溶处理+时效 三、常用轴杆类材料化学成分及热处理要求 轴承材料化学成份及热处理要求见表2、表3。

滚动轴承工作温度的介绍

滚动轴承工作温度的介绍-标准化文件发布号:(9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

滚动轴承工作温度的介绍(一)滚动轴承根据其材质选用和热处理工艺以及使用工作时的润滑条件,在产品设计阶段和生产加工制造过程中其工作温度即已给定。具体情况如下: 一.材质选用 1.通用轴承在正常工作温度下(室温)可按照国家标准GB/T18254-2002《高碳铬轴承钢》选材。 2.高温轴承工作温度超过300℃以上可按照YB688-2000《高温轴承钢 Cr4 M O4V技术条件》选材。 3.低温轴承(工作温度低于-60℃以下的轴承),常用不锈轴承钢9Cr18、9Cr18Mo材料制造,可按照GB/T3086-1982《高碳铬不锈轴承钢技术条件》选材,也可选用铍青铜、陶瓷等材料制造。 二.热处理工艺 1.通用轴承选用高碳铬轴承钢时,其热处理工艺按照国家机械行业标准JB/T1255-2001《高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件》进行。 2.高温轴承工作温度高于300℃时可按JB/T2850-1993《Cr4M O4V高温轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件》处理后,予以应用。 3.低温轴承,可按JB/T1460-2002《高碳铬不锈钢滚动轴承零件热处理技术条件》处理后,予以应用。 三.滚动轴承工作温度

1.通用轴承选用高碳铬轴承钢并按上述热处理工艺加工后滚动轴承在正常工作状态下(室温)的工作温度按照相关标准要求,即通过寿命和可靠性试验及评定后,即可按此予以控制。 a. 试验规定见JB/T50013-2000《滚动轴承寿命及可靠性试验规程》中第5条试验条件,第5.4项:轴承外圈温度脂润滑时,不允许超过80℃;油润滑时,不允许超过95℃。 b. 试验及评定见GB/T24607-2009《滚动轴承寿命与可靠性试验及评定》国家标准第6条试验条件,第6.2项:循环油润滑时,轴承外圈温度一般不应超过95℃;脂润滑时,轴承外圈温度一般不应超过80℃。 2. 高温条件下轴承工作温度: a. 滚动轴承选用高碳铬轴承钢,工作温度在150℃~350℃之间,按照JB/T2974标准,当工作温度在150℃~350℃之间时,在轴承型号后缀可分别标注S0~S4予以表示。 b. 滚动轴承选用高温轴承钢,其工作温度可达300℃以上,具体工作温度依据工作条件另行给定。 3.低温轴承工作温度: 滚动轴承选用高碳铬不锈轴承钢,其工作温度低于零下60℃以下,具体工作温度依据工作条件另行给定。

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。

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。

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

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