滚动轴承钢
滚动轴承材料
滚动轴承材料滚动轴承是一种常见的机械零部件，它在工业生产中起着至关重要的作用。
而轴承的性能很大程度上取决于所选用的材料。
在选择滚动轴承材料时，需要考虑到摩擦、磨损、耐热性、耐腐蚀性等因素。
本文将就滚动轴承常用的材料进行介绍，帮助读者更好地选择合适的轴承材料。
1. 钢材。
钢材是制造滚动轴承最常用的材料之一。
它具有良好的强度和韧性，可以承受较大的负荷。
同时，钢材还具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，适用于各种工作环境。
在选择钢材时，需要考虑其硬度、耐磨性和耐腐蚀性等指标，以满足不同工况下的需求。
2. 不锈钢。
不锈钢是一种耐腐蚀性能较好的材料，因此在一些特殊环境下，如潮湿、腐蚀性较强的场合，不锈钢滚动轴承就显得尤为重要。
不锈钢具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，可以延长轴承的使用寿命，降低维护成本。
3. 陶瓷材料。
近年来，陶瓷材料在滚动轴承领域得到了广泛的应用。
陶瓷材料具有优异的耐磨性和耐腐蚀性，同时重量轻、密度小，可以减小轴承的惯性，提高旋转精度。
此外，陶瓷材料还具有良好的绝缘性能和高温稳定性，适用于高速、高温的工作环境。
4. 聚四氟乙烯。
聚四氟乙烯是一种具有自润滑性能的材料，它可以降低摩擦系数，减小能量损失，提高轴承的工作效率。
聚四氟乙烯还具有较好的耐腐蚀性和耐磨性，适用于一些特殊的工作环境，如高温、高速、真空等条件下的轴承应用。
5. 复合材料。
复合材料是将两种或两种以上的材料组合而成，以发挥各自材料的优点。
在滚动轴承中，复合材料常常用于轴承的密封件和保持架等部件，以提高轴承的密封性和耐磨性。
总的来说，选择滚动轴承材料时需要综合考虑工作环境、负荷、转速等因素，选用合适的材料可以提高轴承的使用寿命和工作效率。
希望本文能够帮助读者更好地理解滚动轴承材料的选择原则，为工程实践提供参考。
GB308—2002 滚动轴承 钢球
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。
滚动轴承材料
随着科技的发展，滚动轴承在日常生活中被广泛的使用，应用于像小型汽车前轮后轮、耕耘机、拖拉机等机械，但大多人对它并不是很了解。
不论它用于哪方面，其制作材料都是非常重要的，可以说，材料是其质量和工作性能的保证。
接下来，我想大家介绍下滚动轴承的一些材料。
根据国家标准及轴承使用要求，目前用于轴承套圈和滚动体的材料有高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢等，这些材料按各自不同的特点而被用于不同的场合。
并不是说用价值高的渗碳钢材料做出的轴承一定比轴承钢轴承更加适合。
一、高碳铬轴承钢也叫全淬透性钢内外硬度一致，应用于普通的场合，其用量最大，约占材料总用量的80%以上。
1.GCr15特点及用途：用于普通场合，用量最大，适用于马氏体和贝氏体淬火。
技术特性：有效壁厚在26mm以下，特轻窄系列在16mm以下，淬回火硬度HRC57~62。
2.GCr15SiMn特点及用途：普通场合使用、用于大型轴承，仅适于马氏体淬火。
技术特性：有效壁厚在26mm以上，特轻窄系列在16mm以上，淬回火硬度HRC57~62。
3.GCr18Mo特点及用途：贝氏体专用钢、耐磨场合使用，仅适于贝氏体淬火。
技术特性：有效壁厚在26~48mm之间，特轻窄系列在16mm 以下，淬回火硬度HRC57~62。
下贝氏体耐磨性比马氏体更好因此适用耐磨场合。
二、渗碳轴承钢也叫半淬透性钢内软外硬，材料性能上有一定“弹性”用于耐冲击场合，需经渗碳淬火，工艺较复杂。
G20Cr2Ni4A特点及用途：用于耐冲击场合、中大型轴承，可深层渗碳。
技术特性：有效渗碳层深可大于2.5mm，表面淬回火硬度HRC58~63。
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滚动轴承钢
（3）硅、锰、钒 进一步提高淬透性
a) Si还能明显地提高钢的强度和弹性极限；
b) 锰还可和钢中的硫生成稳定的MnS，减轻氧化物
对钢的危害作用； c) V还可以形成碳化钒VC，提高钢的耐磨性并防止 过热。
（4）冶金质量要求 纯净+组织均匀 纯净：杂质元素及非金属夹杂物要少 组织均匀：钢中碳化物要细小，分布要均匀 措施：降低S、P含量，减少氧化物、硅酸盐 夹杂物的数量，提高冶金质量。
缺点：过高的碳含量会增加碳化物分布的不均匀性，且易生 成网状碳化物而降低其性能。
（2）铬（主加元素）
Cr的作用是提高钢的淬透性和钢的耐腐蚀性能。 a) 形成的合金渗碳体(Fe,Cr)3C b) 碳化物能以细小质点均匀分布于钢基体组织中
一般铬含量为0.40%-1.65%
当铬含量高于1.65%以后，则会使残余奥氏体增加， 使钢的硬度和尺寸稳定性降低，同时还会增加碳化物的不 均匀性，降低钢的韧性。
滚动轴承钢的主要性能要求： 1、高的接触疲劳强度和弹性极限； 2、高的硬度和耐磨性； 3、足够的强度和冲击韧度； 4、一定的耐蚀性。
2 滚动轴承钢的成分特点
（1）高碳
为了保证轴承钢有高的硬度和耐磨性，轴承钢的碳含 量很高，一般为0.95%-1.15%，属于过共析钢。 ① 一部分存在于马氏体基体中以强化马氏体； ② 另一部分形成足够数量的碳化物以获得所要求的耐磨性。
滚动轴承钢
郭芳
1 滚动轴承钢的性能要求 2 滚动轴承钢的成分特点 3 滚动轴承钢的生产工艺
1 滚动轴承钢的性能要求
滚动轴承是各种机械传动部分的基础零件之一， 其工作条件极苛刻。 1、滚动体和套圈滚道之间接触面积很小，因而接触压
力可高达3000~5000MPa，循环力次数每分钟可高达
GCr15汽车滚动轴承的热处理工艺设计
设备选择
1．球化退火设备 该炉适用于低合金钢、GCr15轴承钢中
小型零件的球化退火处理等。实现温度P ID自动控制、定时间隔送料、故障报警 记录、自动安全逻辑操作、进出料自动 检测及计数功能，可提供生产日报表等 功能。它的工艺流程是进料 → 预热 → 保温 → 强风冷却(等温转变)→ 保温(等 温分解)→ 出料 。
热处理设计
GCr15钢C曲线
GCr15轴承钢的工艺流程
1.加工路线 材料→冲压或锻制毛坯（材料加热）→热处理（退火）→车削加工→热处理
（淬火、回火）→研磨加工。 2. 锻造工艺设计 锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，已获得具有
一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。查阅《热处理工艺规范 数据手册》可以找出GCr15轴承钢的锻造工艺的加热温度、始锻温度冷却方 式，本设计具体的锻造工艺参数如表1所示。
轴承钢球化退火温度：GCr15钢为780～810℃，锻件经特殊热处理后，其 退火温度应降低10～20℃。其球化退火工艺曲线如图5所示。
最终热处理工序—淬火、低温回火
淬火目的：淬火可使零件获得高的硬度和耐磨性，高 的接触疲劳寿命和可靠性，高的尺寸稳定性。
回火目的：GCr15轴承钢回火目的是在保持高硬度的 条件下，消除残余内应力，防止开裂，并能使亚稳组 织转变为相对稳定的组织，从而稳定尺寸，提高韧性， 获得良好的综合力学性能。
(2)合金元素的影响： 铬是轴承钢的主要化学成分，铬能够提高淬透性，减少过热倾向，提高 低温回火稳定性。硅、锰在轴承钢中主要提高淬透性。镍在渗碳轴承钢中能 使钢的韧性和塑性有所提高，镍可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的 敏感性。钼在钢中能提高淬透性和热强性，防止回火脆性，增加在某些介质 中的抗蚀性。
轴承钢常用材料
根据使用性能和尺寸不同，轴承可以分成为小型、中型、大型、和特大型几类。
轴承内圈、外圈和滚子都采用专门的轴承钢，保持架一般采用碳钢，通常是20号碳钢。
1、铬轴承钢：该类是专门的用于制作轴承的钢材，对夹杂物、晶粒度有特殊要求。
一般小型轴承可采用GCr9、GCr15，中型轴承采用GCr15、GCr15SiMn，大型采用GCr15SiMn,再大的轴承由于淬透性的问题，采用渗碳轴承钢。
2、渗碳轴承钢：轧钢机械或矿山机械和其他需要耐冲击的问题采用渗碳轴承钢，中小型的轴承采用20Cr、20CrMo、20CrMnMo等渗碳钢，大型和特大型采用20Cr2Ni4A、20Cr2Mn2MoA等制作。
3、不锈轴承钢：在需要耐腐蚀的地方如硫酸、盐酸、化肥等行业的轴承需要不锈轴承钢，一般采用高碳高铬不锈钢，如9Cr18钢。
4、高温轴承钢：需要耐高温的地方的轴承需要高温轴承钢，这类钢种采用高速钢18-4-1、6-5-4-2等，Cr4Mo4V和Cr15Mo4等钢。
轴承钢的热处理根据轴承的材质、用途、类型、大小、技术要求不同而不同。
一般经过以下几种热处理：1、铬轴承钢：有球化退火、淬火+低温回火。
比如GCr15，退火温度为770~810度，炉冷。
淬火采用840度，回火采用155~165度，精密轴承还采用冷处理。
其他铬轴承钢热处理工艺原则上与GCr15相同，只是具体工艺参数有差异。
2、渗碳轴承钢：有渗碳、高温回火、二次淬火+低温回火。
具体工艺根据采用钢材不同而不同。
3、不锈轴承钢：锻后退火、淬火、冷处理、低温回火。
如9Cr18钢采用退火850~870度，淬火1050~1100，—75度冷处理（当然也可以采用深冷处理），150~160低温回火。
4、高温轴承钢：这类钢材采用退火、淬火+回火，淬火温度根据采用的钢材不同而不同，回火通常采用500度以上，也就是说，回火温度必须高于使用温度。
（资料素材和资料部分来自网络，供参考。
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GCr15性能要求
材料名称：轴承钢牌号：GCr15A标准：YB 9-1968●特性及适用范围：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铬轴承钢最常用的是GCr15。
使用量占轴承钢的绝大部分。
添加Mn、Si、Mo、V的轴承钢在铬轴承钢中加入Si、Mn可提高淬透性，如GCr15SiMn、GCr15SiMnMoV等。
为了节铬，加入Mo、V可得到无铬轴承钢。
如GSiMnMoV、GSiMnMoVRE等，其性能与GCr15相近。
GCr15A是GCr15钢经过电渣重熔的一种精密专用轴承钢。
具有高纯度、高密度，碳化物均匀性好的特点，疲惫性能优于普通GCr15轴承钢。
适宜制造军用轴承产品，专用轴承、航空发动机轴承、精密仪表、精密主轴轴承等。
●化学成份：碳C ：0.95～1.05硅Si：0.15～0.35锰Mn：0.20～0.40硫S ：≤0.020磷P ：≤0.027铬Cr：1.30～1.60镍Ni：≤0.30铜Cu：≤0.25●力学性能：抗拉强度σb (MPa)：1902冲击功Akv (J)：26硬度：63HRC试样尺寸：某试样●轴承钢锻造温度（1）始锻温度：1150（1120）终锻温度：850（800）度。
（2）锻造前清除表面缺陷，尽量预热后在快速加热。
（3）温加工时，应避免200~400度的蓝脆区。
热加工时，应避免进入高温脆区（大于1250）。
应尽量避免进入热脆区（800~~950度）。
●锻后热处理（1）锻后——预先热处理（球化退火）——最终热处理（淬火+低温回火）（2）球化退火目的：降低硬度，便于加工，为淬火做准备。
球化退火过程：加热到750~~770度，保温一定时间，在缓慢冷却到600度以下空冷。
●热处理规范及金相组织：普通退火：790-810度加热，炉冷至650度后，空冷——HB170-207等温退火：790-810度加热，710-720度等温，空冷——HB207-229球化退火：轴承钢预先热处理是球化退火。
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。
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。
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滚动轴承钢
滚动轴承钢
ball bearing steel
用于制造滚动轴承的滚动体和内外套圈的钢，通常在淬火状态下使用。
滚动轴承在工作中需承受很高的交变载荷，滚动体与内外圈之间的接触应力大，同时又工作在润滑剂介质中。
因此，滚动轴承钢具有高的抗压强度和抗疲劳强度，有一定的韧性、塑性、耐磨性和耐蚀性，钢的内部组织、成分均匀，热处理后有良好的尺寸稳定性。
常用的滚动轴承钢是含碳0.95％～1.10％、含铬0.40％～1.60％的高碳低铬轴承钢，如GCr6、GCr9、GCr15等。
为了满足轴承在不同工作情况下的使用要求，还发展了特殊用途的轴承钢，如制造轧钢机轴承用的耐冲击渗碳轴承钢、航空发动机轴承用的高温轴承钢和在腐蚀介质中工作的不锈轴承钢等。
生产历史
高碳铬轴承钢于1901年首先出现于欧洲。
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，并以轴承钢钢管制造套圈，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（见表）。
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M3C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％，钼能取代钢中的铬，在增加钢的淬透性上，钼比铬强，所以已发展了高淬透性的含钼高碳铬轴承钢。
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碱性电炉冶炼，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制工艺。
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。
如果轧制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。