轴承钢 GCR15 抚钢

SUJ2简介

      日本JIS标准SUJ2高碳铬轴承钢，对应国标牌号GCr15。

      SUJ2高碳铬轴承钢，可全硬处理，硬度可达HRC58-61，具备了轴承的耐磨性，也加强了钢性，加工性佳，并可直接加工成型，使用模次高于SKD-61(HRC52)全硬体2-3倍。在淬火、回火时尺寸变化不大,抗疲劳性能相当好。

      综合性能良好。淬火和和回火后硬度高而均匀，耐磨性、接触疲劳强度高。热加工性好，球化退火后有良好的可加工性，但对形成白点敏感。

用途

      用于一般塑胶模具,汽车,机床轴承,钢球,滚子,轴套,冷轧。

      制造内燃机。电机车、机床、拖拉机、轧钢设备、钻探机、铁道车辆以及矿山机械等传动轴上的钢球、滚子和轴套等。

化学成份(%)

      C：0.95-1.10

      Mn：<0.50

      P：<0.025

      S：<0.025

      Cr：0.30-1.60

      Si：0.15-0.35

力学性能

      抗拉强度σb(MPa)：1617

      冲击功Akv(J)：28

      硬度：61～64HRC

      试样尺寸：某试样

      密度：7.8g/cm3

热处理规范及金相组织

      热处理规范：850～860℃淬火，油冷;160℃回火2h。

      金相组织：回火马氏体。

交货状态

      以热轧（锻制）退火，不退火，退火剥皮钢、冷拉（轧）圆钢，磨光圆钢、热轧钢管，退火剥皮钢管、冷拉（轧）钢管八种状态交货。

制作工艺

      1964年开始应用钢包脱气法，即把钢包放在真空室内，通人惰性气体进行搅拌，使其压力下降到66.5Pa（0.5托）实现脱气，使钢中氧含量从(25~35)×10-6下降到(15~20)×10-6。这种方法不足之处是使碱性大的炉渣也同样搅拌，钢的纯净度难以*大限度地提高。为解决此问题，1968年开始引进提升脱气法(RH法)在13.3Pa（0.1托）的高真空下，钢中的氢、氧被脱去，降低夹杂物，而炉渣不被卷人。60t高功率电炉的使用加上RH脱气，使钢中氧含量从(15~20)×10-6下降到(8.3~15)×10-6。1974年以后，为了配合超高功率电炉的合理使用，引进了钢包精炼技术（LF法），即钢包带有加热、搅拌和真空脱气装置，在钢包内完成还原期，形成还原性炉渣，并脱氧、脱硫、脱氢，还能控制钢液温度、钢液的成分精度和浇注时间。此阶段UHP炉应用+LF+RH法联合使用，使钢中氧含量降到(5~10)×10-6，这对于与连续浇注相匹配是必不可少的。此外，为进一步改善真空脱气的效果，还开发和采用了雾化真空脱气法、循环真空脱气法(通称DH法)生产真空脱气轴承钢。

真空感应冶炼法(VIM法)

      在真空感应冶炼时,挑选基本不含杂质、化学成分与冶炼合金钢等级相当的废钢送入小型电感应炉中，这种炉子置于大型真空室内，真空室内包括一个密封料斗以添加所需合金。早在快速熔化和精炼期间就开始钢水的脱气，冶炼完成后，让炉子倾斜并将钢水注入钢铸模。在真空密封室内，钢铸模自动进人和退出浇注位置。这种真空感应冶炼炉工艺是用来制造优质航空轴承钢的*早真空冶炼方法之一。今天，它的主要作用之一是提供用于生产超高纯度真空电弧重熔钢的电极。

      这种工艺是将具有理想化学成分的一个电极置入一个周围用水冷却、内部为真空的铜模中。电弧产生于电极底面和同样合金成分的基板之间。在极高真空度下当电极损耗时，它会自动下降，并且控制电压以维持恒定的冶炼参数。因为对凝固方式进行了控制，所以重熔钢基本上无中心气孔和浇键分凝。重熔钢改善了力学性能,特别是横向方向的力学性能。

GCr15概述

      GCr15轴承钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用*广泛的高碳铬轴承钢。经过淬火加回火后具有较高的硬度、均匀的组织、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。该钢冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形成白点敏感性能大，有回火脆性。      

      GCr15是一种*常用的高铬轴承钢，具有高的淬透性，热处理后可获得高而均匀的硬度。耐磨性优于GCr9，接触疲劳强度高，有良好的尺寸稳定性和抗蚀性，冷变形塑性中等，切削性一般，焊接性差，对白点形成敏感，有第一类回火脆性。 在滚珠轴承制造中，用以杂质壁厚12mm.外径<250mm的H级至C级的轴承套，直径25.4-50.8mm的钢球；直径<22mm的滚子，此外也可用作承受大负荷，要求高耐磨性，高弹性极限，高接触疲劳强度的其他机械零件及各种精密量具冷冲模等。如机床的滚珠丝杆，涡轮喷气发动机喷嘴的喷口、柱塞、活门、衬套等。

执行标准

      中国GB/T18254-2002

      日本JIS G4805:1991

      美国ASTM A295:1998

      统一数字代号:B00150

化学成分

      C：0.95-1.05

      Mn：0.20-0.40

      Si：0.15-0.35

      S：≤0.020

      P：≤0.027

      Cr：1.30-1.65

      Mo：≤0.10

      Ni：≤0.30

      Cu：≤0.25

      Ni+Cu：≤0.50

力学性能

      供货态硬度(HRC):25.8

      抗拉强度(MPa):861.3

      屈服强度(MPa):518.42

      断后伸长率(%):27.95

      抗弯强度(MPa):1821.61

产品规格

热处理

      其热处理制度为：钢棒退火，钢丝退火或830-840度油淬。

热处理工艺参数

      A.普通退火：790-810度加热，炉冷至650度后，空冷——HB170-207

      B.等温退火：790-810度加热，710-720度等温，空冷——HB207-229

      C.正火：900-920度加热，空冷——HB270-390

      D.高温回火：650-700度加热，空冷——HB229-285

      E.淬火：860度加热，油淬——HRC62-66

      F.低温回火：150-170度回火，空冷——HRC61-66

      G.碳氮共渗：820-830度共渗1.5-3小时，油淬，-60度至-70度深冷处理 +150度至+160回火，空冷——HRC≈67

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，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。

用途

      用于制作各种轴承套圈和滚动体.例如:制作内燃机、电动机车、汽车、拖拉机、机床、轧钢机、钻探机、矿山机械、通用机械,以及高速旋转的个高载荷机械传动轴承的钢球、滚子和套圈. 除做滚珠、轴承套圈等外，有时也用来制造工具，如冲模、量具。

各国牌号

特性

      综合性能良好.球化退火后有良好的切削加工性能.淬火和回火后硬度高而且均匀,耐磨性能和接触疲。

      劳强度高.热加工性能好.含有较多的合金元素,价格比较便宜.GCr15钢是高碳铬轴承钢中使用和生产量*多的牌号,被世界广泛采用.但是白点敏感性强,焊接性能较差。

      具有高而均匀的硬度,良好的耐磨性.用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件。

      具有了轴承的耐磨性,也加强了顶也钢性.GCr15锻造工艺。

      喷射成形作为一项新颖的快速凝固技术,在材料制造与加工方面显示出巨大的优势.采用该技术制备了GCr15钢、2.98wt﹪si超高碳钢,以及Cu- 20wt﹪Fe原位复合材料,对它们的组织与性能进行了研究.喷射成形GCr15钢的铸态组织为等轴细层状珠光体,平均片间距为85nm ;油淬处理获得的马氏体片平均宽度为0.35μm.x射线衍射分析及TEM观察表明,硬度随回火温度升高而下降与回火中ε碳化物析出及长大有关.由CCT曲线测试获得喷射成形GCrl5钢的Ms(150℃)比母合金的Ms(250℃)低100℃,其主要原因是因为前者基体中固溶的碳含量高于后者.喷射成形 GCr15钢铸态试样的超塑延伸率优于常规工艺制备的同种材料.首次利用喷射成形工艺制备了Cu-2Owt﹪Fe合金(SF)。

注意

      1.轴承钢管用钢的残余铜含量（熔炼分析）应不大于0.20%。

      2.氧含量在钢坯或钢材上测定。

      3.盘条用钢的硫含量（熔炼分析）应不大于0.020%。GCr15表示方法

      ① 钢号开头的两位数字表示钢的碳含量，以平均碳含量的万分之几表示，如40Cr、25Cr2MoVA合金管。

      ②钢中主要合金元素，除个别微合金元素外，一般以百分之几表示。当平均合金含量<1.5%时，钢号中一般只标出元素符号，而不标明含量，但在特殊情况下易致混淆者，在元素符号后亦可标以数字"1"，例如钢号"12CrMoV"和"12Cr1MoV"，前者铬含量为0.4-0.6%，后者为0.9-1.2%，其余成分全部相同。当合金元素平均含量≥1.5%、≥2.5%、≥3.5%……时，在元素符号后面应标明含量，可相应表示为2、3、4……等。例如18Cr2Ni4WA。

      ③钢中的钒V、钛Ti、铝AL、硼B、稀土RE等合金元素，均属微合金元素，虽然含量很低，仍应在钢号中标出。例如20MnVB钢中。钒为0.07-0.12%，硼为0.001-0.005%。

      ④高级优质钢应在钢号*后加"A"，以区别于一般优质钢。

      ⑤专门用途的合金结构钢，钢号冠以（或后缀）代表该钢种用途的符号。例如铆螺专用的30CrMnSi钢，钢号表示为ML30CrMnSi。