轴承钢 G20CrNiMo 鞍钢

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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；
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；③特别严格的纯洁度要求；
④严格的低倍组织和显微(高倍)组织要求；

⑤特别严格的表面缺陷和内部缺陷要求：表面缺陷包括表面裂纹、表面夹渣、毛刺、折迭、结疤、氧化皮等；内部缺陷包括缩孔、气泡、白点、过烧、严重的疏松和偏析、显微孔隙等；
⑥严格的碳化物不均匀性要求；⑦严格的表面脱碳层深度要求；

⑧其他要求：例如轴承钢的冶炼方法、氧含量、退火硬度、断口、残余元素、火花检验、交货状态等。

关于滚珠轴承钢中的有害元素、除了氧、硫、钙之外、近来钛与氮也备受关注、因为它引入TiN夹杂、其危害甚至比等粒度的刚玉更大(见图5)。Cogne等和坪田等认为Ti含量超过30~50×10－6时疲劳寿命开始下降。关于轴承钢中氮和钛形成氮化钛夹杂的条件以及如何控制氮化钛的尺寸和分布还没有文献报道、有待今后研究。

由于没有可靠的检测方法、对于残余元素如砷、铋、铅、锑和锡等对轴承钢寿命的影响报导很少。对于杂质元素铝、铜、钼、镍、钒与轴承疲劳寿命间的关系研究表明[14]：为了获得高疲劳寿命的轴承钢、其杂质元素的相对量必须符合下述条件。

5.3003.0][%080.0][%020.0][%060.0][%015.0][%VNiMoCuAl滚珠轴承钢有白点敏感性、钢中氢增加会导致疲劳寿命下降。磷会促进加热时晶粒的长大、使钢脆性增加而强度降低、易于在淬火时开裂。镍会降低滚珠轴承淬火层的硬度。铜会引起失效。

由于残余元素的有害作用、为了提高轴承钢质量、国外在标准中对残余元素有明确的规定、如SKFD33“SKF3热轧球化退火钢棒”标准中规

定Ti≤30ppm；As≤0.04%；Sn≤0.04%；Sb≤0.03%；Pb≤0.002%；T.O≤0.0015%。在80年代末90年代初、德国FAG轴承公司、日本NTN和NSK等公司的轴承钢交货标准规定Ti≤30ppm、T.O≤15ppm、[S]≤0.008%。

3.2.5夹杂物1)夹杂物类型和数量对疲劳寿命的影响钢中的非金属夹杂物、破坏了金属的连续性和均匀性。在交变应力的作用下、易于引起应力集中、成为疲劳裂纹源、降低钢的疲劳寿命。但是不同的夹杂物类型、形态、数量、尺寸和分布、对钢的疲劳寿命影响是不相同的。不同类型的夹

杂物在轧制时表现为不同的形状。脆性夹杂物(如Al2O3夹杂)一般沿轧制方向排列成串状或点链状；塑性夹杂物(如硫化物)呈连续性分布；点状(或球状)夹杂物在热加工时不变形；即不同类型的夹杂物、具有不同的热应力变形能力。

硬脆夹杂物不具有塑性、在加工和使用过程中难以变形、构成应力集中、使疲劳裂纹萌生期缩短、影响了疲劳性能的提高。有时在变形时、这些夹杂物还能将钢的基体划伤。显微观察表明、在点状不变形夹杂物的周围、常常发现有喇叭形的空洞和裂纹。这种空洞引起“划伤”往往就是疲劳破坏的“胚芽”、因此点状夹杂物危害极大。大量的试验工作证实了脆硬夹杂物的危害性。图4是含D类(点状)和B类(Al2O3)夹杂物钢的弯曲旋转疲劳性能与失效率的关系。从图中可以看出、D类夹杂物比B类夹杂物的危害大得多。氮化钛夹杂物也是一种具有规则外形的硬而脆的夹杂物、氮化钛夹杂甚至比氧化物更为有害。与脆硬性夹杂物相比、塑性夹杂在热变形时、能够与基体协调一致的变形、不会导致严重的局部应力集中、使疲劳裂纹萌生期延长、因而塑性夹杂物对疲劳寿命的影响远远小于脆硬性夹杂物。

以上说明、非金属夹杂物对轴承钢性能的有害影响因素、归纳起来、可以分为两个方面。首先是夹杂物的种类和数量、其次是它们的几何性因子(粒度、形状、分布等)。

2)夹杂物尺寸和分布对疲劳寿命的影响关于夹杂物的几何性因子对滚珠轴承接触疲劳寿命的影响、历来试验结果和理论分析是一致的。分布越均匀越

好。因为每个夹杂物周围都有应力场、两夹杂物过于靠近则两应力场就会叠加起来。形状越尖锐或粒度越大越不利、因为应力集中系数较大。这种观点不错、但再深入一步、还要看到夹杂的几何性因子在某种程度上是由夹杂类型决定的、例如刚玉常呈点链状分布或簇状分布的碎屑。

综上所述、夹杂物对疲劳寿命的影响是一个复杂的课题、它包括夹杂物的数量、成份、形貌、尺寸和分布等的影响。

有时甚至后者影响更大、因为通常一个轴承件的破坏、往往是由许多夹杂物中的一个大型夹杂物所引起的；夹杂物的形状多种多样、有圆形和方形、有条状、角状和链状等不规则形状。

轴承钢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*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、中心疏松和扁析、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。 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。

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(G50986)(G51986)(E50100)(50100)(E51100)(A485Cr1)(E52100)(G52986)(SKF9)(SKF13)(SKF1)(100Cm6)(Z100CD17)(1.3505)(1.3502)(1.7321)(1.6523)(1.3543)(X102CrMo17)(100CrMnSi4-1)(100CrMnSi6-4)(100CrMnSi6-6)(100CrMo7-3)(100CrMo7-4)(100CrMnMoSi8-4-6)(5195)(UNSK19526)(1070M)(5160)(Grade1~Grade4)(100CrMnSi4-4)(20Cr3)(20Cr4)(20MnCr4-2)(17MnCr5)(19MnCr5)(15CrMo4)(20CrMo4)(20MnCrMo4-2)(20NiCrMo2)(20NiCrMo7)(18CrNiMo7-6)(16NiCrMo16-5)(4620H)(4720H)(4817H)(4820H)(5120H)(8617H)(43CrMo4)(SAE1541)(SAE1552)(SAE4130)(SAE4140)(SAE4150)(SAE5140)(SAE5150)(SAE6150)(X47Cr14)(X65Cr14)(X108CrMo17)(80MoCrV42-16)(X82WmoCrV6-5-4)(X75WCrV18-4-1)

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