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轴承钢简介

浏览数量:8     作者:本站编辑     发布时间: 2020-05-18      来源:本站

1. 轴承钢概述


1.1 轴承钢是主要用来制造滚动轴承的钢材。如滚珠、滚柱和轴承套圈等。它们在工作时承受着高的集中交变载荷,由于滚珠与轴承套圈之间的接触面积小,在高速转动的同时还有滑动,会产生很大的摩擦。因此滚动轴承钢应具有高的硬度、耐磨性和疲劳强度,对钢的金相组织、化学成分要求是十分严格的,否则会显著缩短轴承的使用寿命。一般滚动轴承钢的含碳量较高,在0.95~1.1%范围内,并加入某些合金元素,如铬、锰等。多以球化退火交货,在使用前需进行淬火(约840℃)和低温回火(150℃)。

1.2 生产制造方法

对轴承钢的冶炼质量要求很高,需要严格控制硫、磷和非金属夹杂物的含量和分布,因为非金属夹杂物的含量和分布对轴承钢的寿命影响很大。夹杂物量愈高,寿命就越短。为了改善冶炼质量,近来已采用电炉冶炼并经电渣重熔,亦可采用真空冶炼,真空自耗精炼等新工艺来提高轴承钢的质量。

1.3  用途

轴承钢是用于制造滚动轴承的滚珠、滚柱和套筒等的钢种,也可用于制作精密量具、冷冲模、机床丝杠、工具机丝杠、微型滚珠丝杠、自动化行业用滚珠丝杠、三角螺纹(M螺纹丝杠)、梯形丝杠、量具、丝锥及柴油机油泵的精密零件。


2. 轴承钢种类


2.1 常用种类:轴承钢按化学成分、性能、 使用加工工艺和用途等分为全淬透 轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢和 高温轴承钢。

  2.1.1全淬透轴承钢主要是 高碳铬钢,如GCr15,其含碳量1% 左右、含铬量1.5%左右。为了提高 硬度、耐磨性和淬透性,适当加入一些硅、锰、钼等,如GCr15SiMn。这类轴承钢产量很大,占所有轴承钢 产量的95%以上。

  2.1.2 渗碳轴承钢是含碳量为0.080.23%的铬、镍、钼 合金结构钢,制成轴承零件后表面 进行碳氮共渗,以提高其硬度和耐磨性,这种钢用于制造承受强冲击载荷的大型轴承,如大型轧机轴承、 汽车轴承、矿机轴承和铁路车辆轴承等。

  2.1.3 不锈轴承钢有高碳铬不锈轴承钢,如9Cr189Cr18MoV等,和中碳铬不锈轴承钢,如4Cr13等,用于制作不锈耐腐蚀的轴承。

  2.1.4 高温轴承钢是在高温(300500℃)下使用,要求钢在使用温度具有一定的红硬性和耐磨性,大多选用高速工具钢代用,如W18Cr4VW9Cr4V W6Mo5Cr4V2Cr14Mo4 Cr4Mo4V等。

2.2 新品种:近年来我国还在轴承钢钢种及其轴承用材料方面,如无铬轴承钢、中碳轴承钢、特殊用途轴承钢及合金、金属陶瓷等取得了很大的进展。


3. 轴承用钢的冶金质量要求


3.1 严格的化学成分要求。

一般轴承用钢主要是高碳铬轴承钢(GCr15),即含碳量1%左右,加入15%左右的铬,并含有少量的锰、硅元素的过共析钢。铬可以改善热处理性能、提高淬透性、组织均匀性、回火稳定性,又可以提高钢的防锈性能和磨削性能。

但当铬含量超过1.65%时,淬火后会增加钢中残余奥氏体,降低硬度和尺寸稳定性,增加碳化物的不均匀性,降低钢的冲击韧性和疲劳强度。为此,高碳铬轴承钢中的含铬量一般控制在1.65%以下。只有严格控制轴承钢中的化学成分,才能通过热处理工序获得满足轴承性能的组织和硬度。

3.2 较高的尺寸精度要求,对于使用在高速镦锻机上锻造的热轧退火棒料,应该对其尺寸精度有更高的要求。

滚动轴承用钢要求钢材尺寸精度较高,这是因为大部分轴承零件都要经过压力成型。为了节省材料和提高劳动生产率,绝大部分轴承套圈都是经过锻造成型,钢球是经过冷镦或热轧成型,小尺寸的滚子也是经过冷镦成型。如果钢材的尺寸精度不高,就无法精确地计算下料尺寸和重量,而不能保证轴承零件的产品质量,也容易造成设备和模具的损坏。

3.3 特别严格的纯洁度要求。

钢的纯洁度是指钢中所含非金属夹杂物的多少,纯洁度越高,钢中的非金属夹杂物越少。轴承钢中的氧化物、硅酸盐等有害夹杂物是导致轴承早期疲劳剥落、显著降低轴承寿命的主要原因。特别是脆性夹杂物危害最大,由于在加工过程中容易从金属基体上剥落下来,严重影响轴承零件精加工后的表面质量。因此,为了提高轴承的使用寿命和可靠性,必须降低轴承钢中夹杂物的含量。

3.4 严格的低倍组织和显微(高倍)组织要求。

轴承钢的低倍组织是指一般疏松、中心疏松和偏析,显微(高倍)组织包括钢的退火组织、碳化物网状、带状和液析等。碳化物液析硬而脆,它的危害性与脆性夹杂物相同。网状碳化物降低钢的冲击韧性,并使之组织不均匀,在淬火时容易变形与开裂。带状碳化物影响退火和淬火回火组织以及接触疲劳强度。低、高倍组织的优劣对滚动轴承的性能和使用寿命有很大的影响,所以,在轴承材料标准中对低、高倍组织有着严格的要求。

3.5 特别严格的表面缺陷和内部缺陷要求。

对轴承钢而言,表面缺陷包括裂纹、夹渣、毛刺、结疤、氧化皮等,内部缺陷包括缩孔、气泡、白点、严重的疏松和偏析等。这些缺陷对于轴承的加工、轴承的性能和寿命有很大的影响,在轴承材料标准中明确规定不允许出现这些缺陷。

3.6 严格的碳化物不均匀性要求。

在轴承钢中,如果出现严重的碳化物分布不均匀,则在热处理加工过程中就容易造成组织和硬度的不均匀,钢的组织不均匀性对接触疲劳强度有较大的影响。另外,严重的碳化物不均匀性还容易使轴承零件在淬火冷却时产生裂纹,碳化物不均匀性还会导致轴承的寿命降低因此,在轴承材料标准中,对不同规格的钢材均有明确的特别要求。

3.7 严格的表面脱碳层深度要求。

在轴承材料标准中对钢材表面脱碳层有着严格的规定,如果表面脱碳层超出标准的规定范围,且在热处理前的加工过程中又没有将其全部清除掉,则在热处理淬火过程中就容易产生淬火裂纹,造成零件的报废。

3.8 其他要求。

在轴承钢材料标准中还对轴承钢的冶炼方法、氧含量、退火硬度、断口、残余元素、火花检验、交货状态、标识等有严格的要求。


4. 物理性能


轴承钢的物理性能主要以检查显微组织、脱碳层、非金属夹杂物、低倍组织为主。一般情况下均以热轧退火、冷拉退火交货。交货状态应在合同中注明。钢材的低倍组织必须无缩孔、皮下气泡、白点及显微孔隙。中心疏松、一般疏松不得超过1.5级,偏析不得超过2级。钢材的退火组织应为均匀分布的细粒状珠光体。脱碳层深度、非金属夹杂物和碳化物不均匀度应符合相应有关国家标准规定。



5. 规格和外观质量


规格主要有圆钢、扁钢、钢丝等。钢材表面应加工良好。不得有裂纹、折叠、结疤和夹杂。冷拉钢表面还应光滑、干净、无氧化皮。


6. 包装


直径小于20mm要打包交货,大于20mm时可以裸装交货。对冷拔钢应涂防锈油。货物出厂前应附质量保证书、注明钢号、炉号、重量、规格、化学成分、检验标准及检验结果。


资料来源:在原有资料库文章基础上,借鉴百度文库部分资料,稍作编辑整理。-YZF


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