滚动轴承钢的分类,特性用途,性能和化学成分
发布时间：2022-03-16 16:50:20来源：乾润钢球
滚动轴承钢按使用特点可分为：高碳铬轴承钢（全淬透型轴承钢）、渗碳轴钢（表面硬化型轴承钢）、不锈轴承钢和高温轴承钢四大类。
一、高碳铬轴承钢1．高碳铬轴承钢的牌号、特性及及用途 高碳铬轴承钢具有高的接触疲劳强度和耐磨性能，许多牌号属全淬透型钢，如GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo。但由于有的轴承需要心部具有良好韧性而表面需要高硬度，因而又发展出限制淬透性轴承钢，如GCr4。① GCr15（全淬透型钢）GCr15是高碳铬轴承钢的典型钢种，在淬火、回火后有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度。其热加工性能和可加工性良有好，淬透性适中，但焊接性差。GCr15的白点敏感性大，但当采用真空脱气精炼的轴承里，此缺陷可消除。用于制造壁厚≤12mm、处径≤250mm的滚动轴承套圈，或制造直径≤22mm的圆锥、圆柱、球面滚子及全部尺寸的滚针。也可用于制造模具、量具和木工刀具及高弹性极限、高疲劳强度的机械零件。② GCr15SiMn（高淬透型钢）在GCr15钢的基础上提高硅、锰含量，因而淬透性、弹性极限、耐磨性均比GCr15好。由其制作的滚动轴承件的使用温度不宜超过180℃。用于制造壁厚>12mm、外径>120mm的滚动轴承套圈、直径>50mm的钢球及直径>22mm的圆锥、圆柱、球面滚子及全部尺寸的滚针。其他用途与GCr15相同。③ GCr15SiMo（高淬透型钢）在GCr15基础上增加含硅量，添加了钼。其淬透性高，耐磨性好，疲劳强度高、综合性能良好。适于制造大尺寸范围的滚动轴承套圈及钢球、滚柱等。④ GCr18Mo（高淬透型钢）在GCr15基础上加入质量分数0.15%~0.25%的钼，并提高了含各量，因而淬透性、耐磨性均提高警惕。可进行下贝氏体等温淬火，达到与马氏体淬火相近的硬度和耐磨性，而且钢的冲击、断裂韧度和抗弯强度都得到提高，因而提高了钢的综合力学性能和寿命。可制造壁厚达20mm的滚动轴承套圈，其滚动轴承件的尺寸范围也扩大。⑤ GCr4（限制淬透型钢）GCr4是低淬透性滚动轴承钢，用体积感尖加热、表面淬火回火后，具有GCr15全淬透型轴承钢和低碳合金渗碳钢的性能。淬火后表面硬度高，表面耐 耐性好，抗疲劳性能好，心部硬度只有35~40HRC，韧性好、抗冲击。主要用于制造各种尺寸、受载荷不大的滚动轴承套圈及滚子。2．高碳铬滚动轴承钢的化学成分及力学性能
高碳铬滚动轴承钢的化学成分
牌号 | 标准 | 化学成分（质量分数%） | ||||||||
C | Si | Mn | Cr | Mo | Ni≤ | Cu≤ | P≤ | S≤ | ||
GCr4 | GB/T 18254-2002 | 0.95~1.05 | 0.15~0.30 | 0.15~0.30 | 0.35~0.50 | ≤0.08 | 0.25 | 0.30 | 0.025 | 0.020 |
GCr15 | 0.95~1.05 | 0.15~0.35 | 0.25~0.45 | 1.04~1.65 | ≤0.10 | 0.30 | 0.25 | 0.025 | 0.025 | |
GCr15SiMn | 0.95~1.05 | 0.45~0.75 | 0.95~1.25 | 1.40~1.65 | ≤0.10 | 0.30 | 0.25 | 0.025.0.025 | ||
GCr15SiMo | 0.95~1.05 | 0.65~0.85 | 0.20~0.40 | 1.40~1.70 | 0.30~0.40 | 0.30 | 0.25 | 0.27~0.020 | ||
GCr18Mo | 0.95~1.05 | 0.20~0.40 | 0.25~0.40 | 1.65~1.95 | 0.15~0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.025 | 0.020 | |
二、渗碳轴承钢和高温渗碳轴承钢1．牌号、特性及用途 渗碳轴承钢和高温渗碳轴承钢的牌号、特性和和用途：① G20CrMo G20CrMo钢为低合金渗碳钢，经过渗碳、淬火、回火之后，表层硬度较高、耐 耐性较好，而心部硬度低，韧性好。适于制作耐冲击载荷的机械零件，如汽车齿轮、活塞杆、螺栓、滚动轴承等。② G20CrNiMo G20CrNiMo钢有良好的塑性、韧性和强度。渗碳或碳氮共渗后，其疲劳强度比GCr15高很多，淬火后表面耐磨性与GCr15相近，二次淬火后表面耐磨性比GCr15高很多，而心部韧性好。用于制作受冲击载荷的汽车轴承及其他用途的中小型轴承，也可制作汽车、拖拉机用的齿轮及钻探牙轮钻头的牙爪及牙轮体。③ G20CrNi2Mo G20CrNi2Mo钢的表面硬化性能中等，其冷加工、热加工塑性较好，可制成棒材、板材、钢带及无缝钢管。适于制作汽车齿轮、活塞杆、圆头螺栓、万向接头及滚动轴承等。④ G20Cr2Ni4 G20Cr2Ni4钢是常用的渗碳合金结构钢。渗碳、淬火、回火后，其表面有高硬、高耐磨性及高接触疲劳强度，而心部有良好的韧性，可承受强烈冲击载荷。其焊接性中等，焊前需预热至150℃。G20Cr2Ni4对白点有敏感性，有回火脆性。用于制作耐冲击载荷的大型轴承，如轧钢机轴承，也用于制作坦克、推土机上的轴、齿轮等。⑤ G20Cr2Mn2Mo G20Cr2Mn2Mo钢是优质低碳合金钢，渗碳、淬火、回火后有相当高的硬度、耐磨性和高接触疲劳强度，同时心部又有较高的韧性。与G20Cr2Ni4相比，基本性能相近，工艺性各有特点。用于制作特大型轴承。⑥ G13Cr4Mo4Ni4V(高温渗碳轴钢) G13Cr4Mo4Ni4V钢是在高温下使用的低碳渗碳合金钢，经渗碳、淬火、回火后，具有高的接触疲劳强度、冲击韧度和断裂韧度，特别适合用于高Dn①值时用的耐冲击轴承。用于制作航空发动机的高温轴承或其他行业使用的耐高温、耐冲击轴承。①D--轴承直径(mm)；n--主轴速度(r/min)2.化学成分
渗碳轴承钢的高温渗碳轴承钢的化学成分
渗碳轴承钢 | |||||||||
牌号 | 化学成分（质量分数%） | ||||||||
C | Si | Mn | Cr | Mo | Ni | Cu≤ | P≤ | S≤ | |
G20CrMo | 0.17~0.23 | 0.20~0.35 | 0.65~0.95 | 0.35~0.65 | 0.05~0.15 | 0.25 | 0.030 | 0.030 | |
G20CrNiMo | 0.17~0.23 | 0.15~0.40 | 0.60~0.90 | 0.35~0.65 | 0.15~0.30 | 0.40~0.70 | |||
G20CrNi2Mo | 0.17~0.23 | 0.15~0.40 | 0.40~0.70 | 0.35~0.65 | 0.20~0.30 | 1.60~2.00 | |||
G20Cr2Ni4 | 0.17~0.23 | 0.15~0.40 | 0.30~0.60 | 1.25~1.75 | 3.25~3.75 | ||||
G10CrNi3Mo | 0.08~0.13 | 0.15~0.40 | 0.40~0.70 | 1.00~1.40 | 0.08~0.15 | 3.00~3.50 | |||
G20Cr2Mn2Mo | 0.17~0.23 | 0.15~0.40 | 1.3~1.60 | 1.70~2.00 | 0.20~0.30 | ≤0.30 | |||
3.力学性能
渗碳及高温渗碳轴承钢的力学性能
①G20CrMo渗碳轴承钢
疲劳极限 | ||
表层渗碳层的深度/mm | 端硬度HRC | 标称疲劳极限/MPa |
1.02 | 64 | 758 |
0.33 | 64 | 772 |
②G20CrNiMo渗碳轴承钢
室温力学性能 | |||||
热处理工艺 | ób/MPa | ó0.2/MPa | ó5(%) | ψ(%) | Ak/J |
800℃油淬，790℃油淬，150~200℃回火 | 1175 | 9 | 45 | 62.80 | |
900℃油淬，800℃油淬，150~200℃回火 | 1420 | 986 | 15.0 | 63 | 86.32 |
三、高温轴承钢1．高温轴承钢的牌号、特性及用途：① Cr4Mo4V高温轴承钢 Cr4Mo4V钢是含钼高速钢，用此钢制造的滚动轴承可在316℃的高温下工作。这种钢的尺寸稳定性较好，有较高的高温硬度和高温接触疲劳强度。其缺点是锻造、可加工性较差，热处理时的脱碳敏感性大。用于制造在高温下工作的滚动轴承套圈及滚子。② Cr14Mo4高温不锈轴承钢 Cr14Mo4高温不锈轴承钢是一种高碳高铬马氏体不锈钢，有较高的高温硬度和良好的耐蚀性，耐磨性比Cr4Mo4V钢稍低，可加工性比Cr4Mo4V钢好。适合用于制造长期工作在中、低工作载荷且温度低于300℃环境中的零件。③ W18Cr4V高温轴承钢 W18Cr4V钢是通用钨系高速钢。在500℃和600℃时，其高温硬度仍分别保持在57~58HRC和52~53HRC的水平。因此钢的高温硬度和热硬性都较高。适于制造各类切削刀具及540℃以下工作的高温轴承件。④ W9Cr4V2高温轴承钢 W9Cr4V2钢的性能与W18Cr4V钢相近，但钢中的含钨量仅为W18Cr4V钢的一半，钢中的碳化物数量减少，淬火后钢的硬度与W18Cr4V相拟。其磨削性能较差，应用较少。适于制造刀具及高温轴承。⑤ GCrSiWV(GCr15SiWV)中温轴承钢 GCrSiWV钢是一种空淬型钢种，具有硬度高、耐磨性好、尺寸稳定、接触疲劳强度高等特点。适于制造工作温度在250℃左右的轴承件，也可用于制造柴油机油泵的油嘴偶件等。2．化学成分及力学性能
高温轴承钢的化学成分：
牌号 | 化学成分（质量分数%） | ||||||||||
C | Si | Mn | Cr | W | Mo | V | Cu | Ni | S≤ | P≤ | |
Cr4Mo4V | 0.75~0.85 | ≤0.35 | ≤0.35 | 3.75~4.25 | 4.00~4.50 | 0.90~1.10 | ≤0.2 | ≤0.2 | 0.020 | 0.027 | |
Cr14Mo4 | 1.00~1.15 | ≤0.60 | ≤0.60 | 13.4~15.00 | 3.75~4.25 | 0.10~0.20 | 0.030 | 0.030 | |||
W18Cr4V | 0.70~0.81 | ≤0.40 | ≤0.40 | 3.80~4.40 | 17.50~19.00 | ≤0.30 | 1.00~1.40 | 0.030 | 0.030 | ||
W9Cr4V2 | 0.85~0.95 | ≤0.40 | ≤0.40 | 3.80~4.40 | 8.50~10.00 | ≤0.30 | 2.00~2.60 | 0.030 | 0.030 | ||
GCrSiWV | 0.95~1.05 | 0.70~0.90 | 0.40~0.60 | 1.30~1.60 | 1.10~1.40 | 0.20~0.35 | ≤0.30 | ≤0.30 | 0.020 | 0.027 | |
四、不锈轴承钢列入国家标准的不锈轴承钢有9Cr18和9Cr18Mo两个牌号。1．特性及用途9Cr18是高碳、高铬马氏体不锈钢，淬火后有高硬度和高耐蚀性。9Cr18Mo是在9Cr18钢中加入钼元素发展起来的。和9Cr18钢相比，9Cr18Mo钢淬火后的硬度和稳定性更好。这两种不锈钢可用于制造在腐蚀环境及无润滑的强氧化气氛中工作的轴承，如船舶、化工、石油机械中的轴承及航海仪表上的轴承等，也可作为耐蚀高温轴承材料，但使用温度不能超过250℃。此外，它们还可以用于制作医疗手术刀具。2．化学成分及力学性能耐
9Cr18M和9Cr18Mo钢的化学成分
化学成分（质量分数%） | |||||||
C | Si | Mn | Cr | Mo | S | P | |
9Cr18 | 0.9~1.00 | ≤0.80 | ≤0.80 | 17.00~19.00 | ≤0.030 | ≤0.035 | |
9Cr18Mo | 0.95~1.10 | ≤0.80 | ≤0.80 | 16.00~18.00 | 0.40~0.70 | ≤0.030 | ≤0.035 |
3.热加工及热处理不锈轴承钢的导热性较差，热加工时最好采用冷装炉加热，加热速度不要太快，特别是在700℃以下时更应缓慢加热，同时还应控制较高的停锻、停轧的温度并严格控制缓冷条件。
五、无磁轴承钢70Mn15Cr2Al3WMoV2特性及用途：70Mn15Cr2Al3WMoV2钢是沉淀硬化型奥氏体钢，具有低磁导率、高强度、高硬度、高耐磨性等特点。退火后其可加工性较好，是无磁轴承和无磁模具的优良材料，也可用于制造要求强度高、耐磨、无磁的电子零件。
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