軸承鋼
| 軸承鋼 |
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中文名;軸承鋼 外文名;Bearing steel 用途;製造滾動軸承的滾珠 前景;重點發展的行業 技術標準;主要執行GB/T18254-2002標準 種類;9Cr18;滲碳軸承鋼 |
軸承鋼是用來製造滾珠、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格，是所有鋼鐵生產中要求最嚴格的鋼種之一。1976年國際標準化組織ISO將一些通用的軸承鋼號納入國際標準，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。[1]
目錄
介紹
軸承鋼又稱高碳鉻鋼，含碳量Wc為1%左右，含鉻量Wcr為0.5%-1.65%。軸承鋼又分為高碳鉻軸承鋼、無鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼、中高溫軸承鋼及防磁軸承鋼六大類。
高碳鉻軸承鋼GCr15是世界上生產量最大的軸承鋼，含碳Wc為1%左右，含鉻量Wcr為1.5%左右，從1901年誕生至今100多年來，主要成分基本沒有改變，隨着科學技術的進步，研究工作任在繼續，產品質量不斷提高，占世界軸承鋼生產總量的80%以上。以至於軸承鋼如果沒有特殊的說明，那就是指GCr15。
我國已生產高碳鉻不銹軸承鋼，主要鋼號有9Cr18；滲碳軸承鋼，主要鋼號有G20CrMo；鉻軸承鋼，主要鋼號有GCr15。
物理性能
軸承鋼的物理性能主要以檢查顯微組織、脫碳層、非金屬夾雜物、低倍組織為主。一般情況下均以熱軋退火、冷拉退火交貨。交貨狀態應在合同中註明。鋼材的低倍組織必須無縮孔、皮下氣泡、白點及顯微孔隙。中心疏鬆、一般疏鬆不得超過1.5級，偏析不得超過2級。鋼材的退火組織應為均勻分布的細粒狀珠光體。脫碳層深度、非金屬夾雜物和碳化物不均勻度應符合相應有關國家標準規定。
基本分類
軸承鋼按化學成分、性能、 使用加工工藝和用途等分為全淬透 軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼和 高溫軸承鋼。全淬透軸承鋼主要是 高碳鉻鋼，如GCr15，其含碳量1% 左右、含鉻量1.5%左右。為了提高 硬度、耐磨性和淬透性，適當加入一 些硅、錳、鉬等，如GCr15SiMn。這 類軸承鋼產量最大，占所有軸承鋼 產量的95%以上。滲碳軸承鋼是含 碳量為0.08～0.23%的鉻、鎳、鉬 合金結構鋼，製成軸承零件後表面 進行碳氮共滲，以提高其硬度和耐 磨性，這種鋼用於製造承受強衝擊 載荷的大型軸承，如大型軋機軸承、 汽車軸承、礦機軸承和鐵路車輛軸 承等。不銹軸承鋼有高碳鉻不銹軸 承鋼，如9Cr18、9Cr18MoV等，和 中碳鉻不銹軸承鋼，如4Cr13等，用 於製作不銹耐腐蝕的軸承。高溫軸 承鋼是在高溫（300～500℃）下使 用，要求鋼在使用溫度具有一定的 紅硬性和耐磨性，大多選用高速工 具鋼代用，如W18Cr4V、W9Cr4V、 W6Mo5Cr4V2、Cr14Mo4 和 Cr4Mo4V等。
工藝流程
（1）50噸及以上UHP電爐冶煉→60噸及以上LF爐精煉→60噸及以上VD爐真空處理→合金鋼方坯或矩形坯連鑄（260mm×300mm、180mm×220mm）→緩冷或熱送→軋材→精整→檢驗入庫。
（2）90噸及以上轉爐冶煉→100噸及以上LF爐精煉→100噸及以上RH爐真空處理→合金鋼方坯或矩形坯連鑄→（如：320mm×340mm、240mm×240mm）緩冷或熱送→軋材→精整→檢驗入庫。
應用領域
軸承鋼是用於製造滾動軸承的滾珠，滾柱和套筒等的鋼種，也可用於製作精密量具，冷沖模，機床絲槓、如沖模、量具、絲錐及柴油機油泵的精密配件。軸承鋼是用來製造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。
技術標準
軸承鋼生產主要執行GB/T18254-2002標準和適應於精鍛軸承用戶要求的萊鋼GCr15JD質量協議，其中GCr15JD協議質量要求嚴於GB/T18254-2002標準 ，GCr15JD要求氧含量≤10ppm、中心偏析級別≤1.0級、成分控制、定尺和尺寸偏差等均嚴於GB/T18254-2002標準。
軸承在工作時承受着極大的壓力和摩擦力，所以要求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格，是所有鋼鐵生產中要求最嚴格的鋼種之一。1976年國際標準化組織ISO將一些通用的軸承鋼號納入國際標準，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。
有的國家增加一個類別為特殊用途的軸承鋼或合金。我國已納入標準的軸承鋼分類方法與ISO相似，分別對應為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹耐蝕軸承鋼、高溫軸承鋼四大類。近五十年來我國還在軸承鋼鋼種及其軸承用材料方面，如無鉻軸承鋼、中碳軸承鋼、特殊用途軸承鋼及合金、金屬陶瓷等取得了很大的進展。
基本要求
根據以上對軸承用鋼的基本要求，對軸承用鋼的冶金質量提出以下的基本要求；
①嚴格的化學成分要求。
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，並含有少量的錳、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、回火穩定性，又可以提高鋼的防鏽性能和磨削性能。
但當鉻含量超過1．65%時，淬火後會增加鋼中殘餘奧氏體，降低硬度和尺寸穩定性，增加碳化物的不均勻性，降低鋼的衝擊韌性和疲勞強度。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，對於使用在高速鐓鍛機上鍛造的熱軋退火棒料，應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過壓力成型。為了節省材料和提高勞動生產率，絕大部分軸承套圈都是經過鍛造成型，鋼球是經過冷鐓或熱軋成型，小尺寸的滾子也是經過冷鐓成型。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品質量，也容易造成設備和模具的損壞。
③特別嚴格的純潔度要求。
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最大，由於在加工過程中容易從金屬基體上剝落下來，嚴重影響軸承零件精加工後的表面質量。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鬆、中心疏鬆和偏析，顯微（高倍）組織包括鋼的退火組織、碳化物網狀、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。網狀碳化物降低鋼的衝擊韌性，並使之組織不均勻，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度。低、高倍組織的優劣對滾動軸承的性能和使用壽命有很大的影響，所以，在軸承材料標準中對低、高倍組織有着嚴格的要求。
⑤特別嚴格的表面缺陷和內部缺陷要求。
對軸承鋼而言，表面缺陷包括裂紋、夾渣、毛刺、結疤、氧化皮等，內部缺陷包括縮孔、氣泡、白點、嚴重的疏鬆和偏析等。這些缺陷對於軸承的加工、軸承的性能和壽命有很大的影響，在軸承材料標準中明確規定不允許出現這些缺陷。
⑥嚴格的碳化物不均勻性要求。
在軸承鋼中，如果出現嚴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度有較大的影響。另外，嚴重的碳化物不均勻性還容易使軸承零件在淬火冷卻時產生裂紋，碳化物不均勻性還會導致軸承的壽命降低因此，在軸承材料標準中，對不同規格的鋼材均有明確的特別要求。
⑦嚴格的表面脫碳層深度要求。
在軸承材料標準中對鋼材表面脫碳層有着嚴格的規定，如果表面脫碳層超出標準的規定範圍，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生淬火裂紋，造成零件的報廢。
⑧其他要求。
在軸承鋼材料標準中還對軸承鋼的冶煉方法、氧含量、退火硬度、斷口、殘餘元素、火花檢驗、交貨狀態、標識等有嚴格的要求。
性能要求
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）高的接觸疲勞強度，
2）熱處理後應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、低的摩擦係數，
4）高的彈性極限，
5）良好的衝擊韌性和斷裂韌性，
6）良好的尺寸穩定性，
7）良好的防鏽性能，
8）良好的冷、熱加工性能。
製造要求
夾雜物的含量和鋼中氧含量密切相關，氧含量越高，夾雜物數量就越多，壽命就越短。
夾雜物和碳化物粒徑越大、分布越不均勻，使用壽命也越短，而它們的大小、分布狀況與使用的冶煉工藝和冶煉質量密切相關，生產軸承鋼的主要工藝是連鑄以及電爐冶煉+電渣重熔工藝冶煉，還有少量採用真空感應+真空自耗的雙真空或+多次真空自耗等工藝來提高軸承鋼的質量。
對軸承鋼的冶煉質量要求很高，需要嚴格控制硫、磷、氫等含量以及非金屬夾雜物和碳化物的數量、大小和分布狀況，因為非金屬夾雜物和碳化物的數量、大小和分布狀況對軸承鋼的使用壽命影響很大，往往軸承的失效就是在大的夾雜或碳化物周圍產生的微裂紋擴展而成。
儲存運輸
生產出口
我國大連鋼廠，大冶鋼廠是生產軸承鋼的主要產地。目前主要輸往香港和東南亞地區。我國主要從日本、德國進口軸承鋼。
產品包裝
直徑小於20mm要打包交貨，大於20mm時可以裸裝交貨。對冷拔 鋼應塗防鏽油。貨物出廠前應附質量保證書、註明鋼號、爐號、重量、規格、化學成分、檢驗標準及檢驗結果。
規格外觀
規格主要有圓鋼、扁鋼、鋼絲，鋼材表面應加工良好 。不得有裂紋、摺疊、結疤和夾雜。冷拉鋼表面還應光滑、乾淨、無氧化皮。
發展前景
精密軸承等基礎機械鑄造業已經成為國家「十二五」期間重點發展的行業，為了實現兩會提出的經濟增長目標，各地城市基礎設施建設工程密集開工，軸承鋼市場需求也將隨之釋放。
伴隨着軸承製造業的持續、較快發展，軸承鋼市場前景被看好。國內軸承鋼生產廠家正積極研發軸承鋼新品種，軸承製造產業發展立足高端產品是未來的主要趨勢。
為了實現兩會提出的經濟增長目標，各地城市基礎設施建設工程掀起施工高潮，鐵路、保障房、水利、港口、機場等重大工程項目的密集開工帶動了工程機械製造業的復甦，拉動工程機械需求，軸承鋼市場需求也隨之釋放。同時鐵礦石、焦炭、高鉻等鋼鐵原材料市場價格持續高位運行，使軸承鋼生產成本不斷攀升，剛性成本的推動，促使鋼廠的出廠價格上調，從而進一步帶動軸承鋼市場價格的上升，這兩方面利好因素穩定了增長拉動了內需。
參考來源
參考資料
- ↑ 軸承鋼是什麼材質的鋼材,360問答 , 2013年7月16日