gcr15轴承钢简介

轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢。轴承在工作时承受着极大的压力和摩擦力，所以要求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。

有的国家增加一个类别为特殊用途的轴承钢或合金。我国已纳入标准的轴承钢分类方法与iso相似，分别对应为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈耐蚀轴承钢、高温轴承钢四大类。近五十年来我国还在轴承钢钢种及其轴承用材料方面，如无铬轴承钢、中碳轴承钢、特殊用途轴承钢及合金、金属陶瓷等取得了很大的进展。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。以至于我们所说的轴承钢如果没有特殊的说明，那就是指gcr15。

gcr15轴承钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、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。

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：0.25-0.45

si：0.15-0.35

s：≤0.020

p:≤0.027

cr:1.40-1.65

热处理

钢棒退火，钢丝退火或830-840度油淬。

工艺参数

1.普通退火：790-810度加热，炉冷至650度后，空冷——hb170-2

gcr15轴承钢

2.等温退火：790-810度加热，710-720度等温，空冷——hb207-229

3.正 火：900-920度加热，空冷——hb270-390

4.高温回火：650-700度加热，空冷——hb229-285

5.淬 火：860度加热，油淬——hrc62-66

6.低温回火：150-170度回火，空冷——hrc61-66

7.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

6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。对轴承钢的基本质量要求就是纯净和组织均匀。纯净就是杂质元素  及非金属杂物要少，组织均匀是钢中碳化物要细小，分布要均匀。夹杂物量愈高，寿命就越短。为了改善冶炼质量，近来已采用电炉冶炼并经电渣重熔，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。

7用途

除做滚珠、轴承套圈等外，有时也用来制造工具，如冲模、量具。

8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 

生产工艺流程

50吨uhp电炉冶炼→60吨lf炉精炼→60吨vd炉真空处理→合金钢矩形坯连铸（260mm×300mm、180mm×220mm）→缓冷或热送→轧材→精整→检验入库。

冶金质量性能

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。

冶炼质量要求

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。

包装

直径小于20mm要打包交货，大于20mm时可以裸装交货。对冷拔钢应涂防锈油。货物出厂前应附质量保证书、注明钢号、炉号、重量、规格、化学成分、检验标准及检验结果。

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、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。

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。

分类和用途

分类：当前世界各国所使用的轴承钢主要有5大类，即高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢、中碳轴承钢。

用途：除做滚珠、轴承套圈等外，有时也用来制造工具，如冲模、量具、丝锥等。

主要生产地区

我国江阴兴澄特钢、东北特钢、大冶特钢、宝特是生产轴承钢的主要产地。主要出口为东南亚地区和欧洲。

进口国

我国主要从日本、德国进口轴承钢。

种类

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。