滾動軸承鋼課件

1、滾滾 動動 軸軸 承承 鋼鋼（ROLLING BEARING STEEL）金 屬 材 料 學主講課程班 級： 金132制作人：賀銀峰主講人：錢睿成 楊 洋審 核： 顏 安主要內容滾動軸承滾動軸承鋼的介紹鋼的介紹滾動軸承滾動軸承鋼的應用鋼的應用滾動軸承滾動軸承鋼的性能鋼的性能滾動軸承滾動軸承鋼的鋼的組織組織滾動軸承滾動軸承鋼的鋼的夾雜夾雜物缺陷及物缺陷及預防預防滾動軸承鋼的介紹滾動軸承鋼的介紹滾動軸承鋼（Rolling Bearing Steel）是用于制造滾動軸承的滾動體和內外套圈的鋼，通常在淬火狀態(tài)下使用。滾動軸承在工作中需承受很高的交變載荷，滾動體與內外圈之間的接觸應力大，同時又工作在潤滑

2、劑介質中。因此，滾動軸承鋼具有高的抗壓強度和抗疲勞強度，有一定的韌性、塑性、耐磨性和耐蝕性，鋼的內部組織成分均勻，熱處理后有良好的尺寸穩(wěn)定性。常用的滾動軸承鋼是含碳0.95%1.10%、含鉻0.40%1.60%的高碳低鉻軸承鋼，如GCr6、GCr9、GCr15等。滾動軸承鋼的介紹滾動軸承鋼的介紹滾動軸承鋼的滾動軸承鋼的應用應用常用滾動軸承鋼（高碳鉻軸承系列常用滾動軸承鋼（高碳鉻軸承系列）根據其合金元素種類分為兩類鉻軸承鋼鉻軸承鋼：典型代表是GCr15，使用量占軸承鋼的絕大部分。由于淬透性不高，因此多用于小軸承。添加添加MnMn，SiSi，MoMo，V V的軸承鋼的軸承鋼：在鉻軸承鋼中加入Mn，

3、Si可提高淬透透性，如GCr15SiMn鋼等，主要用于制造大型軸承；為了節(jié)約Cr，可以加入Mo，V，得到不含鉻的軸承鋼，如GSiMnMoV，GSiMnMoVRE鋼等，其性能和用途與GCr15鋼相近。滾動軸承鋼的應用滾動軸承鋼的應用其他其他類型軸承類型軸承鋼鋼滲碳軸承滲碳軸承鋼鋼：軋鋼機械、礦山挖掘機械、建筑機械等一些受沖擊負荷較大的機械使用的軸承，不僅要求其表面硬度高、耐磨性好，具有較高的接觸疲勞強度，還要求心部有一定的韌性、足夠的強度和硬度，可以選用滲碳鋼制造。不銹軸承鋼不銹軸承鋼：對于在酸、堿、鹽等腐蝕介質中使用的軸承，要求具有良好的化學穩(wěn)定性，故而常采用高碳高鉻不銹鋼制造，如9Cr18等

4、。滾動軸承鋼的滾動軸承鋼的應用應用高溫軸承鋼高溫軸承鋼：這類鋼的成分特點是含有大量的W、Mo、Cr、V等碳化物形成元素，淬火后可獲得高合金化的高碳馬氏體，具有良好的回火穩(wěn)定性，并在高溫回火后產生二次硬化現象，能在高溫下保持高硬度、高耐磨性和良好的接觸疲勞強度。 Cr4Mo4VCr4Mo4V鋼是航空發(fā)動機上最鋼是航空發(fā)動機上最常用的高溫軸承常用的高溫軸承鋼鋼，這種鋼在熱處理和性能上具有高速鋼的特點，但含合金元素含量略少，故高溫硬度不如高速鋼，但這種鋼的加工性能好于高速鋼。滾動軸承鋼的滾動軸承鋼的應用應用世界上最大的滾動軸承是海上巨型風機SL5000的發(fā)電機底座軸承，直徑有兩層樓高，加工精度不超過

5、6微米，相當于頭發(fā)絲的二十分之一。滾動軸承鋼的性能滾動軸承鋼的性能 根據軸承的工作條件和失效破壞情況，軸承鋼的性能應滿足如下要求：高而均勻的硬度與耐磨性高的接觸疲勞強度高的彈性極限和一定的韌度尺寸穩(wěn)定性好一定的耐蝕性具有良好的冷、熱加工性能 對于在特殊條件下工作的軸承，還有其他的特殊要求，如高溫性能，不銹耐蝕性等。滾動軸承鋼的性能滾動軸承鋼的性能 為了滿足軸承的性能要求，對軸承鋼來說，需要做到以下三點： 1. 正確的化學成分 2. 高的冶金質量 3. 合理的熱處理工藝化學成分化學成分1 1 高碳高碳 為了保證軸承鋼有高的硬度和耐磨性，軸承鋼的碳含量很高，一般為1%左右，屬于過共析鋼。 一部分存

6、在于馬氏體基體中以強化馬氏體；另一部分形成足夠數量的碳化物以獲得所要求的耐磨性。 過高的碳含量會增加碳化物分布的不均勻性，且易生成網狀碳化物而降低其性能?；瘜W成分化學成分2 2 主加合金元素鉻主加合金元素鉻 Cr的作用是提高鋼的淬透性和鋼的耐腐蝕性能。 鋼中部分鉻形成的合金滲碳體(Fe,Cr)3C在淬火加熱時溶解較慢，可減少過熱傾向，經熱處理后可以得到較細的組織； 碳化物能以細小質點均勻分布于鋼基體組織中，既可提高鋼的回火穩(wěn)定性，又可提高鋼的硬度，進而提高鋼的耐磨性和接觸疲勞強度。 適宜的鉻含量為0.40%-1.65%。 當鉻含量高于1.65%以后，則會使殘余奧氏體增加，使鋼的硬度和尺寸穩(wěn)定性

7、降低，同時還會增加碳化物的不均勻性，降低鋼的韌性。 化學成分化學成分3 3 加入硅、錳、釩等進一步提高淬透性。加入硅、錳、釩等進一步提高淬透性。 大型軸承用鋼中還需加入更多的合金元素以提高淬透性，通常加入Mn、Si提高淬透性，適量的Si（0.40%-0.60%）還能明顯地提高鋼的強度和彈性極限；錳還可和鋼中的硫生成穩(wěn)定的MnS，硫化物常能包圍氧化物，形成以氧化物為核心的復合夾雜物，減輕氧化物對鋼的危害作用。 加入V一部分溶于奧氏體，提高淬透性，另一部分形成碳化釩VC，提高鋼的耐磨性并防止過熱。通常無鉻鋼中都含有釩。 熱處理工藝熱處理工藝軸承鋼一般的工藝路線為： 球化退火 機械加工淬火、回火磨加

8、工鍛（軋）熱處理工藝熱處理工藝1 1 預先熱處理預先熱處理 由于軸承鋼是過共析鋼，并且對碳化物的形狀和分布要求較高，因此通常采用球化退火。 球化退火加熱溫度：GCr15鋼的球化退火加熱溫度范圍780810，790被認為是最適宜的加熱溫度。 加熱溫度過高，奧氏體中未溶碳化物量過少，奧氏體成分進一步均勻化，冷卻后得到的是粗片層珠光體，或有大塊聚集碳化物，這是不合格的過熱組織； 加熱溫度不足，片狀珠光體溶解得不充分，奧氏體成分很不均勻，冷卻過程中碳化物沿著原片層析出，或呈細小的鏈狀特征。熱處理工藝熱處理工藝 球化退火后冷卻速度控制：碳化物的形狀取決于加熱溫度，而碳化物的彌散度取決于冷卻速度。冷卻速度

9、越大，碳化物的彌散度也越大，其硬度也越高。 冷卻方式有兩種： 一種是連續(xù)冷卻 ， 按 冷 卻 速 度10/h冷到600出爐； 二是在720等溫冷卻到600出爐。熱處理工藝熱處理工藝2 2 最終熱處理最終熱處理 軸承鋼的最終熱處理是淬火+低溫回火。 對GCr15鋼，淬火加熱溫度為830-860。 溫度過高會引起過熱，晶粒長大，使鋼的韌性和疲勞強度下降，且易淬裂和變形； 溫度過低，則奧氏體中溶解的鉻和碳的含量不夠，鋼淬火后硬度不足。 馬氏體中的碳含量在0.45%-0.5%時，軸承鋼既具有高硬度，又有良好的韌性，還具有最高的接觸疲勞壽命。冶金質量要求 純凈+組織均勻 降低S、P含量，減少氧化物、硅酸

10、鹽夾雜物的數量，提高冶金質量。 由于軸承鋼的接觸疲勞性能對鋼材的微小缺陷十分敏感，所以要求S0.02%，P0.027%，一般采用電渣重熔、電爐冶煉及真空冶煉等技術以減少夾雜物數量。 氧化物、硅酸鹽夾雜物破壞基體的連續(xù)性，引起應力集中，在熱塑變形中夾雜物的邊緣易形成空洞或裂紋。滾動軸承鋼的組織原始組織要求原始組織要求1 1 原始組織必須無縮孔，皮下氣泡、白點和過燒；原始組織必須無縮孔，皮下氣泡、白點和過燒；2 2 嚴格控制非金屬夾雜物；嚴格控制非金屬夾雜物；3 3 嚴格控制疏松級別；嚴格控制疏松級別；4 4 改善碳化物不均勻性（網狀、帶狀和液析）。改善碳化物不均勻性（網狀、帶狀和液析）。 網狀碳化物：控制終軋及隨后的冷卻速度、正火；網狀碳化物：控制終軋及隨后的冷卻速度、正火； 帶狀碳化物：長時間的退火；帶狀碳化物：長時間的退火； 液析碳化物：高溫擴散退火，一般要在液析碳化物：高溫擴散退火，一般要在1200120012501250高溫下進行長時間擴高溫下進行長時間擴 散退火，以改善碳化物偏析。散退火，以改善碳化物偏析。滾動軸承鋼的組織GCr15鋼鋼 淬火回火態(tài)淬火回火態(tài) 500（回火隱晶馬氏體碳化物）（回火隱晶馬氏體碳化物） 網狀碳化物網狀碳化物 500 滾動軸承鋼的組織 帶狀碳化物帶狀碳化物 500 碳化物液析碳化物液析 500 謝謝 謝謝 觀觀 看！看！提問環(huán)節(jié)歡迎