滾動軸承鋼的分類,特性用途,性能和化學成分
發(fā)布時間：2022-03-16 16:50:20來源：乾潤鋼球
滾動軸承鋼按使用特點可分為：高碳鉻軸承鋼（全淬透型軸承鋼）、滲碳軸鋼（表面硬化型軸承鋼）、不銹軸承鋼和高溫軸承鋼四大類。
一、高碳鉻軸承鋼1．高碳鉻軸承鋼的牌號、特性及及用途 高碳鉻軸承鋼具有高的接觸疲勞強度和耐磨性能，許多牌號屬全淬透型鋼，如GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo。但由于有的軸承需要心部具有良好韌性而表面需要高硬度，因而又發(fā)展出限制淬透性軸承鋼，如GCr4。① GCr15（全淬透型鋼）GCr15是高碳鉻軸承鋼的典型鋼種，在淬火、回火后有高的硬度、耐磨性和接觸疲勞強度。其熱加工性能和可加工性良有好，淬透性適中，但焊接性差。GCr15的白點敏感性大，但當采用真空脫氣精煉的軸承里，此缺陷可消除。用于制造壁厚≤12mm、處徑≤250mm的滾動軸承套圈，或制造直徑≤22mm的圓錐、圓柱、球面滾子及全部尺寸的滾針。也可用于制造模具、量具和木工刀具及高彈性極限、高疲勞強度的機械零件。② GCr15SiMn（高淬透型鋼）在GCr15鋼的基礎上提高硅、錳含量，因而淬透性、彈性極限、耐磨性均比GCr15好。由其制作的滾動軸承件的使用溫度不宜超過180℃。用于制造壁厚>12mm、外徑>120mm的滾動軸承套圈、直徑>50mm的鋼球及直徑>22mm的圓錐、圓柱、球面滾子及全部尺寸的滾針。其他用途與GCr15相同。③ GCr15SiMo（高淬透型鋼）在GCr15基礎上增加含硅量，添加了鉬。其淬透性高，耐磨性好，疲勞強度高、綜合性能良好。適于制造大尺寸范圍的滾動軸承套圈及鋼球、滾柱等。④ GCr18Mo（高淬透型鋼）在GCr15基礎上加入質(zhì)量分數(shù)0.15%~0.25%的鉬，并提高了含各量，因而淬透性、耐磨性均提高警惕。可進行下貝氏體等溫淬火，達到與馬氏體淬火相近的硬度和耐磨性，而且鋼的沖擊、斷裂韌度和抗彎強度都得到提高，因而提高了鋼的綜合力學性能和壽命。可制造壁厚達20mm的滾動軸承套圈，其滾動軸承件的尺寸范圍也擴大。⑤ GCr4（限制淬透型鋼）GCr4是低淬透性滾動軸承鋼，用體積感尖加熱、表面淬火回火后，具有GCr15全淬透型軸承鋼和低碳合金滲碳鋼的性能。淬火后表面硬度高，表面耐 耐性好，抗疲勞性能好，心部硬度只有35~40HRC，韌性好、抗沖擊。主要用于制造各種尺寸、受載荷不大的滾動軸承套圈及滾子。2．高碳鉻滾動軸承鋼的化學成分及力學性能
高碳鉻滾動軸承鋼的化學成分
牌號 | 標準 | 化學成分（質(zhì)量分數(shù)%） | ||||||||
C | Si | Mn | Cr | Mo | Ni≤ | Cu≤ | P≤ | S≤ | ||
GCr4 | GB/T 18254-2002 | 0.95~1.05 | 0.15~0.30 | 0.15~0.30 | 0.35~0.50 | ≤0.08 | 0.25 | 0.30 | 0.025 | 0.020 |
GCr15 | 0.95~1.05 | 0.15~0.35 | 0.25~0.45 | 1.04~1.65 | ≤0.10 | 0.30 | 0.25 | 0.025 | 0.025 | |
GCr15SiMn | 0.95~1.05 | 0.45~0.75 | 0.95~1.25 | 1.40~1.65 | ≤0.10 | 0.30 | 0.25 | 0.025.0.025 | ||
GCr15SiMo | 0.95~1.05 | 0.65~0.85 | 0.20~0.40 | 1.40~1.70 | 0.30~0.40 | 0.30 | 0.25 | 0.27~0.020 | ||
GCr18Mo | 0.95~1.05 | 0.20~0.40 | 0.25~0.40 | 1.65~1.95 | 0.15~0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.025 | 0.020 | |
二、滲碳軸承鋼和高溫滲碳軸承鋼1．牌號、特性及用途 滲碳軸承鋼和高溫滲碳軸承鋼的牌號、特性和和用途：① G20CrMo G20CrMo鋼為低合金滲碳鋼，經(jīng)過滲碳、淬火、回火之后，表層硬度較高、耐 耐性較好，而心部硬度低，韌性好。適于制作耐沖擊載荷的機械零件，如汽車齒輪、活塞桿、螺栓、滾動軸承等。② G20CrNiMo G20CrNiMo鋼有良好的塑性、韌性和強度。滲碳或碳氮共滲后，其疲勞強度比GCr15高很多，淬火后表面耐磨性與GCr15相近，二次淬火后表面耐磨性比GCr15高很多，而心部韌性好。用于制作受沖擊載荷的汽車軸承及其他用途的中小型軸承，也可制作汽車、拖拉機用的齒輪及鉆探牙輪鉆頭的牙爪及牙輪體。③ G20CrNi2Mo G20CrNi2Mo鋼的表面硬化性能中等，其冷加工、熱加工塑性較好，可制成棒材、板材、鋼帶及無縫鋼管。適于制作汽車齒輪、活塞桿、圓頭螺栓、萬向接頭及滾動軸承等。④ G20Cr2Ni4 G20Cr2Ni4鋼是常用的滲碳合金結構鋼。滲碳、淬火、回火后，其表面有高硬、高耐磨性及高接觸疲勞強度，而心部有良好的韌性，可承受強烈沖擊載荷。其焊接性中等，焊前需預熱至150℃。G20Cr2Ni4對白點有敏感性，有回火脆性。用于制作耐沖擊載荷的大型軸承，如軋鋼機軸承，也用于制作坦克、推土機上的軸、齒輪等。⑤ G20Cr2Mn2Mo G20Cr2Mn2Mo鋼是優(yōu)質(zhì)低碳合金鋼，滲碳、淬火、回火后有相當高的硬度、耐磨性和高接觸疲勞強度，同時心部又有較高的韌性。與G20Cr2Ni4相比，基本性能相近，工藝性各有特點。用于制作特大型軸承。⑥ G13Cr4Mo4Ni4V(高溫滲碳軸鋼) G13Cr4Mo4Ni4V鋼是在高溫下使用的低碳滲碳合金鋼，經(jīng)滲碳、淬火、回火后，具有高的接觸疲勞強度、沖擊韌度和斷裂韌度，特別適合用于高Dn①值時用的耐沖擊軸承。用于制作航空發(fā)動機的高溫軸承或其他行業(yè)使用的耐高溫、耐沖擊軸承。①D--軸承直徑(mm)；n--主軸速度(r/min)2.化學成分
滲碳軸承鋼的高溫滲碳軸承鋼的化學成分
滲碳軸承鋼 | |||||||||
牌號 | 化學成分（質(zhì)量分數(shù)%） | ||||||||
C | Si | Mn | Cr | Mo | Ni | Cu≤ | P≤ | S≤ | |
G20CrMo | 0.17~0.23 | 0.20~0.35 | 0.65~0.95 | 0.35~0.65 | 0.05~0.15 | 0.25 | 0.030 | 0.030 | |
G20CrNiMo | 0.17~0.23 | 0.15~0.40 | 0.60~0.90 | 0.35~0.65 | 0.15~0.30 | 0.40~0.70 | |||
G20CrNi2Mo | 0.17~0.23 | 0.15~0.40 | 0.40~0.70 | 0.35~0.65 | 0.20~0.30 | 1.60~2.00 | |||
G20Cr2Ni4 | 0.17~0.23 | 0.15~0.40 | 0.30~0.60 | 1.25~1.75 | 3.25~3.75 | ||||
G10CrNi3Mo | 0.08~0.13 | 0.15~0.40 | 0.40~0.70 | 1.00~1.40 | 0.08~0.15 | 3.00~3.50 | |||
G20Cr2Mn2Mo | 0.17~0.23 | 0.15~0.40 | 1.3~1.60 | 1.70~2.00 | 0.20~0.30 | ≤0.30 | |||
3.力學性能
滲碳及高溫滲碳軸承鋼的力學性能
①G20CrMo滲碳軸承鋼
疲勞極限 | ||
表層滲碳層的深度/mm | 端硬度HRC | 標稱疲勞極限/MPa |
1.02 | 64 | 758 |
0.33 | 64 | 772 |
②G20CrNiMo滲碳軸承鋼
室溫力學性能 | |||||
熱處理工藝 | ób/MPa | ó0.2/MPa | ó5(%) | ψ(%) | Ak/J |
800℃油淬，790℃油淬，150~200℃回火 | 1175 | 9 | 45 | 62.80 | |
900℃油淬，800℃油淬，150~200℃回火 | 1420 | 986 | 15.0 | 63 | 86.32 |
三、高溫軸承鋼1．高溫軸承鋼的牌號、特性及用途：① Cr4Mo4V高溫軸承鋼 Cr4Mo4V鋼是含鉬高速鋼，用此鋼制造的滾動軸承可在316℃的高溫下工作。這種鋼的尺寸穩(wěn)定性較好，有較高的高溫硬度和高溫接觸疲勞強度。其缺點是鍛造、可加工性較差，熱處理時的脫碳敏感性大。用于制造在高溫下工作的滾動軸承套圈及滾子。② Cr14Mo4高溫不銹軸承鋼 Cr14Mo4高溫不銹軸承鋼是一種高碳高鉻馬氏體不銹鋼，有較高的高溫硬度和良好的耐蝕性，耐磨性比Cr4Mo4V鋼稍低，可加工性比Cr4Mo4V鋼好。適合用于制造長期工作在中、低工作載荷且溫度低于300℃環(huán)境中的零件。③ W18Cr4V高溫軸承鋼 W18Cr4V鋼是通用鎢系高速鋼。在500℃和600℃時，其高溫硬度仍分別保持在57~58HRC和52~53HRC的水平。因此鋼的高溫硬度和熱硬性都較高。適于制造各類切削刀具及540℃以下工作的高溫軸承件。④ W9Cr4V2高溫軸承鋼 W9Cr4V2鋼的性能與W18Cr4V鋼相近，但鋼中的含鎢量僅為W18Cr4V鋼的一半，鋼中的碳化物數(shù)量減少，淬火后鋼的硬度與W18Cr4V相擬。其磨削性能較差，應用較少。適于制造刀具及高溫軸承。⑤ GCrSiWV(GCr15SiWV)中溫軸承鋼 GCrSiWV鋼是一種空淬型鋼種，具有硬度高、耐磨性好、尺寸穩(wěn)定、接觸疲勞強度高等特點。適于制造工作溫度在250℃左右的軸承件，也可用于制造柴油機油泵的油嘴偶件等。2．化學成分及力學性能
高溫軸承鋼的化學成分：
牌號 | 化學成分（質(zhì)量分數(shù)%） | ||||||||||
C | Si | Mn | Cr | W | Mo | V | Cu | Ni | S≤ | P≤ | |
Cr4Mo4V | 0.75~0.85 | ≤0.35 | ≤0.35 | 3.75~4.25 | 4.00~4.50 | 0.90~1.10 | ≤0.2 | ≤0.2 | 0.020 | 0.027 | |
Cr14Mo4 | 1.00~1.15 | ≤0.60 | ≤0.60 | 13.4~15.00 | 3.75~4.25 | 0.10~0.20 | 0.030 | 0.030 | |||
W18Cr4V | 0.70~0.81 | ≤0.40 | ≤0.40 | 3.80~4.40 | 17.50~19.00 | ≤0.30 | 1.00~1.40 | 0.030 | 0.030 | ||
W9Cr4V2 | 0.85~0.95 | ≤0.40 | ≤0.40 | 3.80~4.40 | 8.50~10.00 | ≤0.30 | 2.00~2.60 | 0.030 | 0.030 | ||
GCrSiWV | 0.95~1.05 | 0.70~0.90 | 0.40~0.60 | 1.30~1.60 | 1.10~1.40 | 0.20~0.35 | ≤0.30 | ≤0.30 | 0.020 | 0.027 | |
四、不銹軸承鋼列入國家標準的不銹軸承鋼有9Cr18和9Cr18Mo兩個牌號。1．特性及用途9Cr18是高碳、高鉻馬氏體不銹鋼，淬火后有高硬度和高耐蝕性。9Cr18Mo是在9Cr18鋼中加入鉬元素發(fā)展起來的。和9Cr18鋼相比，9Cr18Mo鋼淬火后的硬度和穩(wěn)定性更好。這兩種不銹鋼可用于制造在腐蝕環(huán)境及無潤滑的強氧化氣氛中工作的軸承，如船舶、化工、石油機械中的軸承及航海儀表上的軸承等，也可作為耐蝕高溫軸承材料，但使用溫度不能超過250℃。此外，它們還可以用于制作醫(yī)療手術刀具。2．化學成分及力學性能耐
9Cr18M和9Cr18Mo鋼的化學成分
化學成分（質(zhì)量分數(shù)%） | |||||||
C | Si | Mn | Cr | Mo | S | P | |
9Cr18 | 0.9~1.00 | ≤0.80 | ≤0.80 | 17.00~19.00 | ≤0.030 | ≤0.035 | |
9Cr18Mo | 0.95~1.10 | ≤0.80 | ≤0.80 | 16.00~18.00 | 0.40~0.70 | ≤0.030 | ≤0.035 |
3.熱加工及熱處理不銹軸承鋼的導熱性較差，熱加工時最好采用冷裝爐加熱，加熱速度不要太快，特別是在700℃以下時更應緩慢加熱，同時還應控制較高的停鍛、停軋的溫度并嚴格控制緩冷條件。
五、無磁軸承鋼70Mn15Cr2Al3WMoV2特性及用途：70Mn15Cr2Al3WMoV2鋼是沉淀硬化型奧氏體鋼，具有低磁導率、高強度、高硬度、高耐磨性等特點。退火后其可加工性較好，是無磁軸承和無磁模具的優(yōu)良材料，也可用于制造要求強度高、耐磨、無磁的電子零件。
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