軸承鋼,是鋼鐵行業(yè)里應(yīng)用得最為廣泛的一種,也是鋼鐵生產(chǎn)過程中要求最嚴格的鋼種之一。使用軸承鋼,可以有效地提高軸承的扭轉(zhuǎn)性能、降低噪音和延遲使用壽命。
由于其性能優(yōu)越,所以國際上嚴格要求了其成分必須具有均勻的硬度、耐磨性和高的彈性極限但其成分里究竟應(yīng)該包含多少碳量、多少含鉻量,卻是一門大大的學(xué)問。
每一位冶金技術(shù)人員都應(yīng)該懂得不同種類的軸承鋼的成分構(gòu)成,才能更順利地冶煉出高質(zhì)量的軸承鋼。軸承鋼,作為是所有鋼鐵生產(chǎn)中要求最嚴格的鋼種之其含碳量ωc為1%左右,含鉻量ucr為0.5%1.65%。
高碳鉻軸承鋼GC15產(chǎn)量目前占到世界軸承鋼生產(chǎn)總量80%以上。高碳鉻軸承鋼Gcr15是世界上生產(chǎn)量最大的軸承鋼,含碳M為1%左右,含鉻量Wr為15%左右。從1901年誕生至今100多年來,高碳鉻軸承鋼GCr15的主要成分基本上沒有改變過。以至于軸承鋼如果沒有特殊的說明,那就是指GCr15。
一般的軸承鋼,主要都是高碳鉻軸承鋼,即含碳量1%左右,加入1.5%左右的鉻,并含有少量的錳、硅元素的過共析鋼。鉻可以改善熱處理性能、提高淬透性、組織均勻性、回火穩(wěn)定性,又可以提高鋼的防銹性能和磨削性能。但當鉻含量超過1,65%時,淬火后會增加鋼中殘余奧氏體,降低硬度和尺寸穩(wěn)定性,增加碳化物的不均勻性,降低鋼的沖擊韌性和疲勞強度。為此,高碳鉻軸承鋼中的含鉻量一般控制在1,65%以下。只有嚴格控制軸承鋼中的化學(xué)成分,才能通過熱處理工序獲得滿足軸承性能的組織和硬度。
軸承鋼分類
1.高碳軸承鋼
適用于內(nèi)外套圈和滾動體,回火硬度為HRC61-64。牌號GCr15、GCr15SiMn等,要求鋼中P、S含量不大于0.025%,并限制Ni、Cu等殘余元素含量,鋼中氧含量控制在(12 X 10-6)%之內(nèi)。規(guī)定進行酸浸低倍組織檢驗;根據(jù)要求,進行淬火斷口檢驗;規(guī)定進行非金屬夾雜物、顯微孔隙、顯微組織、碳化物不均勻度、脫碳深度檢驗;供冷鐓和沖壓用鋼還要進行頂鍛檢驗。這類鋼要用電爐冶煉,還要求進行真空脫氣處理或其他精煉方法冶煉。這類鋼適用于制造通用的軸承套圈和滾動體。
2.滲碳軸承鋼
適用于有沖擊和抗震要求的軸承。牌號G20CrMo、G20CrNiMo G20CrN12Mo等,屬于低碳合金結(jié)構(gòu)鋼。對冶煉方法、化學(xué)成分、力學(xué)性能、低倍組織(酸浸低倍和塔形發(fā)紋)、高倍組織(非金屬夾雜物、晶粒度、顯微組織)規(guī)定嚴格的要求,并對部分鋼材規(guī)定逐支進行超聲波檢驗,進行末端淬透性檢驗。多制成棒材,用于農(nóng)業(yè)及其他機械等部門。
3.不銹軸承鋼
適用于有不銹和抗大氣腐蝕的軸承以及精密微型軸承。牌號G95Cr18、G102Cr18Mo等,為高碳高鉻馬氏體型鋼,對化學(xué)成分、硬度、低倍組織和高倍組織都作出嚴格規(guī)定,要求采用電弧爐并經(jīng)電渣重熔(可采用非真空感應(yīng)爐或真空感應(yīng)爐冶煉并經(jīng)電渣重熔)工藝生產(chǎn)。多用于腐蝕條件下工作的軸承。
4.中高溫軸承鋼
適用于工作溫度>200℃的高溫軸承。牌號G8Cr4M04V,規(guī)定采用非真空感應(yīng)爐或真空感應(yīng)爐冶煉并經(jīng)電渣重熔方法生產(chǎn),嚴格規(guī)定化學(xué)成分,特別是限制P、S含量,嚴格檢驗高、低倍組織和脫碳深度。多用于高溫條件下工作的軸承。
5.特殊軸承鋼
適用于有防磁和抗特殊介質(zhì)腐蝕的軸承,如G52合金、G60合金以及自潤滑石墨鋼等。
面對成分要求如此嚴格的軸承鋼,其冶金過程中對質(zhì)量的控制也極其嚴苛,要注意如下幾點:
(1）較高的尺寸精度
(2）特別嚴格的純潔度
(3) 嚴格的低倍組織和顯微(高倍)組織
(4) 特別嚴格的表面缺陷和內(nèi)部缺陷
(5) 嚴格的碳化物不均勻性
(6) 嚴格的表面脫碳層深度
隨著經(jīng)濟發(fā)展,中國各地的城市基礎(chǔ)設(shè)施工程正進行得熱火朝天,而精密的軸承等基礎(chǔ)機械鑄造業(yè)也飛速發(fā)展,造成對軸承的需求越來越多,未來的軸承鋼市場前景一片光明。各大鋼鐵廠更要充分了解各大分類的軸承鋼成分構(gòu)成及其物理性能,在冶煉過程中要嚴格控制成分含量,同時注意對冶金質(zhì)量的嚴格控制,使得冶煉出來的軸承鋼符合國際標準,并可以滿足快速增長的市場需求。
