服务案例

一、轴承钢简介

轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢。轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限。对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格，是所有钢铁生产中要求最严格的钢种之一。1976年国际标准化组织ISO将一些通用的轴承钢号纳入国际标准，将轴承钢分为：全淬透型轴承钢、表面硬化型轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢等四类共17个钢号。

轴承钢又称高碳铬钢，含碳量ωc为1%左右，含铬量ωcr为0.5%-1.65%。轴承钢又分为高碳铬轴承钢、无铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、中高温轴承钢及防磁轴承钢六大类。

高碳铬轴承钢GCr15是世界上生产量最大的轴承钢，含碳Wc为1%左右，含铬量Wcr为1.5%左右，从1901年诞生至今100多年来，主要成分基本没有改变，随着科学技术的进步，研究工作任在继续，产品质量不断提高，占世界轴承钢生产总量的80%以上。以至于轴承钢如果没有特殊的说明，那就是指GCr15。

我国已生产高碳铬不锈轴承钢，主要钢号有9Cr18；渗碳轴承钢，主要钢号有G20CrMo；铬轴承钢，主要钢号有GCr15。

二、工艺流程

（1）50吨及以上UHP电炉冶炼→60吨及以上LF炉精炼→60吨及以上VD炉真空处理→合金钢方坯或矩形坯连铸（260mm×300mm、180mm×220mm）→缓冷或热送→轧材→精整→检验入库。

（2）90吨及以上转炉冶炼→100吨及以上LF炉精炼→100吨及以上RH炉真空处理→合金钢方坯或矩形坯连铸→（如：320mm×340mm、240mm×240mm）缓冷或热送→轧材→精整→检验入库。

三、国内技术标准、基本要求、性能要求及制造要求

轴承钢生产主要执行GB/T18254-2002标准和适应于精锻轴承用户要求的莱钢GCr15JD质量协议，其中GCr15JD协议质量要求严于GB/T18254-2002标准 ，GCr15JD要求氧含量≤10ppm、中心偏析级别≤1.0级、成分控制、定尺和尺寸偏差等均严于GB/T18254-2002标准。

（一）、基本要求

根据以上对轴承用钢的基本要求，对轴承用钢的冶金质量提出以下的基本要求；

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，即含碳量1%左右，加入1．5%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。

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、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。

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。

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。

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。

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。

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。

（二）、性能要求

为了满足以上对动轴承的性能的要求，对轴承钢材料提出了以下一些基本的性能要求：

1、高的接触疲劳强度，

2、热处理后应具有高的硬度或能满足轴承使用性能要求的硬度，

3、高的耐磨性、低的摩擦系数，

4、高的弹性极限，

5、良好的冲击韧性和断裂韧性，

6、良好的尺寸稳定性，

7、良好的防锈性能，

8、良好的冷、热加工性能。

（三）、制造要求

夹杂物的含量和钢中氧含量密切相关，氧含量越高，夹杂物数量就越多，寿命就越短。

夹杂物和碳化物粒径越大、分布越不均匀，使用寿命也越短，而它们的大小、分布状况与使用的冶炼工艺和冶炼质量密切相关，生产轴承钢的主要工艺是连铸以及电炉冶炼+电渣重熔工艺冶炼，还有少量采用真空感应+真空自耗的双真空或+多次真空自耗等工艺来提高轴承钢的质量。

对轴承钢的冶炼质量要求很高，需要严格控制硫、磷、氢等含量以及非金属夹杂物和碳化物的数量、大小和分布状况，因为非金属夹杂物和碳化物的数量、大小和分布状况对轴承钢的使用寿命影响很大，往往轴承的失效就是在大的夹杂或碳化物周围产生的微裂纹扩展而成。

四、国际常见轴承钢种类及ISO标准

1、淬透轴承钢

最常用的淬透轴承钢是符合ISO 683-17:1999的碳铬钢，含有约1 %碳和1.5 %铬。由于对轴承工作寿命的要求不断提高，碳铬钢仍是使用历史最长久和研究最全面的钢材之一。这 种滚动轴承钢的成份在制造和应用方面都达 到了最佳的平衡。用于制造滚动轴承的碳铬 钢通常是经过马氏体或贝氏体的热处理，硬 度范围在58至65 HRC之间。

随着近年炼钢工艺的发展，使钢材的纯度能达到更高和更严格的标准。对轴承钢的质量和一致性起着重要的作用。（SKF探索者 轴承就是采用含氧量和有害的非金属夹杂物 极少的钢材，大大改进了轴承的性能)。

2、感应淬火轴承钢

采用表面感应淬火的方法，可以有局部对部件的滚道进行淬火，而部件的其余部分不受淬火工序的影响。在表面感应淬火中，钢的 等级和制造工艺对未淬火部分的的特性起着 重要的作用，因此在同一个部件中可以有不 同特性。

其中一个应用实例是带法兰圈的轮毂轴承单元（Hub Bearing Unit, HBU），其中未淬火的法兰圈是设计用来提高结构性疲劳，而滚道则设计用来提高滚动接触疲劳。

3、表面硬化轴承钢

滚动轴承最常用的钢材是符合ISO 683-17:1999标准的表面淬火钢，是含碳量约为0,15 %的镍铬和锰铬合金钢。

在过盈量很大的配合和高冲击负荷的应 用中，建议使用带有渗碳的轴承套圈和/或滚 动体的轴承。

4、不锈轴承钢

不锈钢轴承最常用的钢材是符合ISO 683-17:1999标准的X65Cr14和符合EN 10088-1:1995标准的X105CrMo17，这些钢材的含铬量较高。

在某些应用中，防腐蚀涂层可以完全代 替不锈钢。要想进一步了解其他涂层信息，请跟微信团队应用工程服务部联系。

5、高温轴承钢

根据不同的轴承类型，以淬透钢和表面淬火钢制造的标准轴承，建议的最高工作温度在120至200 °C之间。最高工作温度与制造元件所用的热处理工艺直接有关。

如果工作温度高于250℃，则需做特殊热处理（稳定化）。在这种情况下，必须考虑到轴承的承载力会降低。 需要较长时间在 250 °C以上工作的轴承，建议使用符合ISO 683-17:1999标准的高合金钢，例如80MoCrV42-16。因为这种钢材在极高温度下，仍能保持一定的硬度和轴承的特性。

6、陶瓷

轴承套圈和滚动体常用的陶瓷材料是轴承级氮化硅。它是由位于玻璃相基中的贝塔氮化硅细长晶粒构成。它为滚动轴承提供极佳的特性，例如高硬度、低密度、低热膨胀率、高电阻率、低介电常数以及不受磁场影响等。

五、联系我们

让云科技-作为湖南地区知名品牌的工程轴承技术服务商及产品生产厂商，现已拥有两大自主品牌：让融（RANUR)、让云（RANUY )系列工程轴承，我们所做的一切只为时刻准备迎面解决更加严苛的运行工况及日益增长的市场需求，并及时掌握及应用如何提高产业可靠性及优化资产生命周期。

让融（RANUR)系列工程轴承是中国轴承高品质的保证，让融（RANUR)系列轴承拥有高精密的公差、设计独特的内部几何结构、高品质的工程轴承专用材料。

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六、相关材料

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