GCr15軸承鋼板/棒

更新日期：2020年12月25日
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GCr15軸承鋼
執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn):
中國GB/T18254-2002
日本JIS G4805:1991
美國ASTM A295:1998
統(tǒng)一數(shù)字代號:B00150

GCr15軸承鋼是一種合金含量較少、具有良好性能、應(yīng)用廣泛的高碳鉻軸承鋼。經(jīng)過淬火加回火后具有高而均勻的硬度、良好的耐磨性、高的接觸疲勞性能。該鋼冷加工塑性中等、切削性能一般、焊接性能差、對形成白點(diǎn)敏感性能大、有回火脆性。軸承鋼是用來制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性、以及高的彈性極限。對軸承鋼的化學(xué)成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分嚴(yán)格、是所有鋼鐵生產(chǎn)中要求嚴(yán)格的鋼種之一。1976年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO將一些通用的軸承鋼號納入國際標(biāo)準(zhǔn)、將軸承鋼分為：全淬透型軸承鋼、表面硬化型軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼等四類共17個鋼號。
根據(jù)以上對軸承用鋼的基本要求、對軸承用鋼的冶金質(zhì)量提出以下的基本要求；

①嚴(yán)格的化學(xué)成分要求。
一般軸承用鋼主要是高碳鉻軸承鋼、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(dāng)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(qiáng)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(yán)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。

②較高的尺寸精度要求、對于使用在高速鐓鍛機(jī)上鍛造的熱軋退火棒料、應(yīng)該對其尺寸精度有更高的要求。
滾動軸承用鋼要求鋼材尺寸精度較高、這是因為大部分軸承零件都要經(jīng)過壓力成型。為了節(jié)省材料和提高勞動生產(chǎn)率、絕大部分軸承套圈都是經(jīng)過鍛造成型、鋼球是經(jīng)過冷鐓或熱軋成型、小尺寸的滾子也是經(jīng)過冷鐓成型。如果鋼材的尺寸精度不高、就無法精確地計算下料尺寸和重量、而不能保證軸承零件的產(chǎn)品質(zhì)量、也容易造成設(shè)備和模具的損壞。

③特別嚴(yán)格的純潔度要求。
鋼的純潔度是指鋼中所含非金屬夾雜物的多少、純潔度越高、鋼中的非金屬夾雜物越少。軸承鋼中的氧化物、硅酸鹽等有害夾雜物是導(dǎo)致軸承早期疲勞剝落、顯著降低軸承壽命的主要原因。特別是脆性夾雜物危害大、由于在加工過程中容易從金屬基體上剝落下來、嚴(yán)重影響軸承零件精加工后的表面質(zhì)量。因此、為了提高軸承的使用壽命和可靠性、必須降低軸承鋼中夾雜物的含量。

④嚴(yán)格的低倍組織和顯微（高倍）組織要求。
軸承鋼的低倍組織是指一般疏松、中心疏松和扁析、顯微(高倍)組織包括鋼的退火組織、碳化物網(wǎng)狀、帶狀和液析等。碳化物液析硬而脆、它的危害性與脆性夾雜物相同。網(wǎng)狀碳化物降低鋼的沖擊韌性、并使之組織不均勻、在淬火時容易變形與開裂。帶狀碳化物影響退火和淬火回火組織以及接觸疲勞強(qiáng)度。低、高倍組織的優(yōu)劣對滾動軸承的性能和使用壽命有很大的影響、所以、在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中對低、高倍組織有著嚴(yán)格的要求。

⑤特別嚴(yán)格的表面缺陷和內(nèi)部缺陷要求。
對軸承鋼而言、表面缺陷包括裂紋、夾渣、毛刺、結(jié)疤、氧化皮等、內(nèi)部缺陷包括縮孔、氣泡、白點(diǎn)、嚴(yán)重的疏松和偏析等。這些缺陷對于軸承的加工、軸承的性能和壽命有很大的影響、在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定不允許出現(xiàn)這些缺陷。

⑥嚴(yán)格的碳化物不均勻性要求。
在軸承鋼中、如果出現(xiàn)嚴(yán)重的碳化物分布不均勻、則在熱處理加工過程中就容易造成組織和硬度的不均勻、鋼的組織不均勻性對接觸疲勞強(qiáng)度有較大的影響。另外、嚴(yán)重的碳化物不均勻性還容易使軸承零件在淬火冷卻時產(chǎn)生裂紋、碳化物不均勻性還會導(dǎo)致軸承的壽命降低因此、在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中、對不同規(guī)格的鋼材均有明確的特別要求。

⑦嚴(yán)格的表面脫碳層深度要求。
在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中對鋼材表面脫碳層有著嚴(yán)格的規(guī)定、如果表面脫碳層超出標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定范圍、且在熱處理前的加工過程中又沒有將其全部清除掉、則在熱處理淬火過程中就容易產(chǎn)生淬火裂紋、造成零件的報廢。

⑧其他要求。
在軸承鋼材料標(biāo)準(zhǔn)中還對軸承鋼的冶煉方法、氧含量、退火硬度、斷口、殘余元素、火花檢驗、交貨狀態(tài)、標(biāo)識等有嚴(yán)格的要求。

Gcr15的化學(xué)成分：

C：0.95-1.05

Mn：0.25-0.45

Si：0.15-0.35

S：≤0.020

P:≤0.027

Cr:1.40-1.65

質(zhì)量性能:

為了滿足以上對動軸承的性能的要求、對軸承鋼材料提出了以下一些基本的性能要求：
1、高的接觸疲勞強(qiáng)度、
2、熱處理后應(yīng)具有高的硬度或能滿足軸承使用性能要求的硬度、
3、高的耐磨性、低的摩擦系數(shù)、
4、高的彈性極限、
5、良好的沖擊韌性和斷裂韌性、
6、良好的尺寸穩(wěn)定性、
7、良好的防銹性能、
8、良好的冷、熱加工性能。

工藝參數(shù):
1.普通退火：790-810度加熱、爐冷至650度后、空冷——HB170-207
2.等溫退火：790-810度加熱、710-720度等溫、空冷——HB207-229
3.正火：900-920度加熱、空冷——HB270-390
4.高溫回火：650-700度加熱、空冷——HB229-285
5.淬火：860度加熱、油淬——HRC62-66
6.低溫回火：150-170度回火、空冷——HRC61-66
7.碳氮共滲：820-830度共滲1.5-3小時、油淬、-60度至-70度深冷處理 +150度至+160回火、空冷——HRC≈67
制造方法對軸承鋼的冶煉質(zhì)量要求很高、需要嚴(yán)格控制硫、磷和非金屬夾雜物的含量和分布、因為非金屬夾雜物的含量和分布對軸承鋼的壽命影響很大。對軸承鋼的基本質(zhì)量要求就是純凈和組織均勻。純凈就是雜質(zhì)元素及非金屬雜物要少、組織均勻是鋼中碳化物要細(xì)小、分布要均勻。夾雜物量愈高、壽命就越短。為了改善冶煉質(zhì)量、近來已采用電爐冶煉并經(jīng)電渣重熔、亦可采用真空冶煉、真空自耗精煉等新工藝來提高軸承鋼的質(zhì)量。
用途:
用于制作各種軸承套圈和滾動體.例如:制作內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)車、汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床、軋鋼機(jī)、鉆探機(jī)、礦山機(jī)械、通用機(jī)械、以及高速旋轉(zhuǎn)的個高載荷機(jī)械傳動軸承的鋼球、滾子和套圈. 除做滾珠、軸承套圈等外、有時也用來制造工具、如沖模、量具。
特性:

綜合性能良好.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勻、耐磨性能和接觸疲勞強(qiáng)度高.熱加工性能好.含有較多的合金元素、價格比較便宜。