軸承鋼是用于制造滾動(dòng)軸承的滾珠，滾柱和套筒等的鋼種，也可用于制作精密量具，冷沖模，機(jī)床絲杠及柴油機(jī)油泵的精密偶件。

名稱：軸承鋼

英文：bearing steel

 

精密軸承等基礎(chǔ)機(jī)械鑄造業(yè)已經(jīng)成為國家“十二五"期間重點(diǎn)發(fā)展的行業(yè)，為了實(shí)現(xiàn)提出的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)目標(biāo)，各地城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程密集開工，軸承鋼市場(chǎng)需求也將隨之釋放。

伴隨著軸承制造業(yè)的持續(xù)、較快發(fā)展，軸承鋼市場(chǎng)前景被看好。國內(nèi)軸承鋼生產(chǎn)廠家正積極研發(fā)軸承鋼新品種，軸承制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展立足產(chǎn)品是未來的主要趨勢(shì)。

為了實(shí)現(xiàn)提出的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)目標(biāo)，各地城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程掀起施工高潮，鐵路、保障房、水利、港口、機(jī)場(chǎng)等重大工程項(xiàng)目的密集開工帶動(dòng)了工程機(jī)械制造業(yè)的復(fù)蘇，拉動(dòng)工程機(jī)械需求，軸承鋼市場(chǎng)需求也隨之釋放。同時(shí)鐵礦石、焦炭、高鉻等鋼鐵原材料市場(chǎng)價(jià)格持續(xù)高位運(yùn)行，使軸承鋼生產(chǎn)成本不斷攀升，剛性成本的推動(dòng)，促使鋼廠的出廠價(jià)格上調(diào)，從而進(jìn)一步帶動(dòng)軸承鋼市場(chǎng)價(jià)格的上升，這兩方面利好因素穩(wěn)定了增長(zhǎng)拉動(dòng)了內(nèi)需。

產(chǎn)業(yè)洞察研究資料《2013年中國軸承鋼產(chǎn)業(yè)深度研究報(bào)告》顯示目前國內(nèi)軸承制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭強(qiáng)勁，對(duì)軸承鋼市場(chǎng)平穩(wěn)向好將帶來利好效應(yīng)。一批軸承需求量大幅增長(zhǎng)，如航空航天軸承、機(jī)床主軸用高速精密軸承、高速電主軸軸承、光伏行業(yè)機(jī)床用精密軸承、高鐵軸承、汽車軸承、起重機(jī)用滑輪軸承等等。

 

軸承鋼是用來制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。軸承在工作時(shí)承受著極大的壓力和摩擦力，所以要求軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性，以及高的彈性極限。對(duì)軸承鋼的化學(xué)成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分嚴(yán)格，是所有鋼鐵生產(chǎn)中要求的鋼種之一。1976年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO將一些通用的軸承鋼號(hào)納入國際標(biāo)準(zhǔn)，將軸承鋼分為：全淬透型軸承鋼、表面硬化型軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼等四類共17個(gè)鋼號(hào)。

有的國家增加一個(gè)類別為特殊用途的軸承鋼或合金。我國已納入標(biāo)準(zhǔn)的軸承鋼分類方法與ISO相似，分別對(duì)應(yīng)為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹耐蝕軸承鋼、高溫軸承鋼四大類。近五十年來我國還在軸承鋼鋼種及其軸承用材料方面，如無鉻軸承鋼、中碳軸承鋼、特殊用途軸承鋼及合金、金屬陶瓷等取得了很大的進(jìn)展。高碳鉻軸承鋼GCr15是世界上生產(chǎn)量最大的軸承鋼，含碳Wc為1%左右，含鉻量Wcr為1.5%左右，從1901年誕生至今100多年來，主要成分基本沒有改變，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，研究工作任在繼續(xù)，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，占世界軸承鋼生產(chǎn)總量的80%以上。以至于我們所說的軸承鋼如果沒有特殊的說明，那就是指GCr15。

國標(biāo)、冶標(biāo)、日本標(biāo)準(zhǔn)中主要鋼號(hào)的化學(xué)成分見表

 

軸承鋼生產(chǎn)主要執(zhí)行GB/T18254-2002標(biāo)準(zhǔn)和適應(yīng)于精鍛軸承用戶要求的萊鋼GCr15JD質(zhì)量協(xié)議，其中GCr15JD協(xié)議質(zhì)量要求嚴(yán)于GB/T18254-2002標(biāo)準(zhǔn) ，GCr15JD要求氧含量≤10ppm、中心偏析級(jí)別≤1.0級(jí)、成分控制、定尺和尺寸偏差等均嚴(yán)于GB/T18254-2002標(biāo)準(zhǔn)。

50噸UHP電爐冶煉→60噸LF爐精煉→60噸VD爐真空處理→合金鋼矩形坯連鑄（260mm×300mm、180mm×220mm）→緩冷或熱送→軋材→精整→檢驗(yàn)入庫。

為了滿足以上對(duì)動(dòng)軸承的性能的要求，對(duì)軸承鋼材料提出了以下一些基本的性能要求：

1）高的接觸疲勞強(qiáng)度，

2）熱處理后應(yīng)具有高的硬度或能滿足軸承使用性能要求的硬度，

3）高的耐磨性、低的摩擦系數(shù)，

4）高的彈性極限，

5）良好的沖擊韌性和斷裂韌性，

6）良好的尺寸穩(wěn)定性，

7）良好的防銹性能，

8）良好的冷、熱加工性能。

根據(jù)以上對(duì)軸承用鋼的基本要求，對(duì)軸承用鋼的冶金質(zhì)量提出以下的基本要求；

①嚴(yán)格的化學(xué)成分要求。

一般軸承用鋼主要是高碳鉻軸承鋼，即含碳量1%左右，加入1．5%左右的鉻，并含有少量的錳、硅元素的過共析鋼。鉻可以改善熱處理性能、提高淬透性、組織均勻性、回火穩(wěn)定性，又可以提高鋼的防銹性能和磨削性能。

但當(dāng)鉻含量超過1．65%時(shí)，淬火后會(huì)增加鋼中殘余奧氏體，降低硬度和尺寸穩(wěn)定性，增加碳化物的不均勻性，降低鋼的沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度。為此，高碳鉻軸承鋼中的含鉻量一般控制在1，65%以下。只有嚴(yán)格控制軸承鋼中的化學(xué)成分，才能通過熱處理工序獲得滿足軸承性能的組織和硬度。

②較高的尺寸精度要求，對(duì)于使用在高速鐓鍛機(jī)上鍛造的熱軋退火棒料，應(yīng)該對(duì)其尺寸精度有更高的要求。

滾動(dòng)軸承用鋼要求鋼材尺寸精度較高，這是因?yàn)榇蟛糠州S承零件都要經(jīng)過壓力成型。為了節(jié)省材料和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，絕大部分軸承套圈都是經(jīng)過鍛造成型，鋼球是經(jīng)過冷鐓或熱軋成型，小尺寸的滾子也是經(jīng)過冷鐓成型。如果鋼材的尺寸精度不高，就無法精確地計(jì)算下料尺寸和重量，而不能保證軸承零件的產(chǎn)品質(zhì)量，也容易造成設(shè)備和模具的損壞。

③特別嚴(yán)格的純潔度要求。

鋼的純潔度是指鋼中所含非金屬夾雜物的多少，純潔度越高，鋼中的非金屬夾雜物越少。軸承鋼中的氧化物、硅酸鹽等有害夾雜物是導(dǎo)致軸承早期疲勞剝落、顯著降低軸承壽命的主要原因。特別是脆性夾雜物危害最大，由于在加工過程中容易從金屬基體上剝落下來，嚴(yán)重影響軸承零件精加工后的表面質(zhì)量。因此，為了提高軸承的使用壽命和可靠性，必須降低軸承鋼中夾雜物的含量。

④嚴(yán)格的低倍組織和顯微（高倍）組織要求。

軸承鋼的低倍組織是指一般疏松、中心疏松和扁析，顯微(高倍)組織包括鋼的退火組織、碳化物網(wǎng)狀、帶狀和液析等。碳化物液析硬而脆，它的危害性與脆性夾雜物相同。網(wǎng)狀碳化物降低鋼的沖擊韌性，并使之組織不均勻，在淬火時(shí)容易變形與開裂。帶狀碳化物影響退火和淬火回火組織以及接觸疲勞強(qiáng)度。低、高倍組織的優(yōu)劣對(duì)滾動(dòng)軸承的性能和使用壽命有很大的影響，所以，在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)低、高倍組織有著嚴(yán)格的要求。

⑤特別嚴(yán)格的表面缺陷和內(nèi)部缺陷要求。

對(duì)軸承鋼而言，表面缺陷包括裂紋、夾渣、毛刺、結(jié)疤、氧化皮等，內(nèi)部缺陷包括縮孔、氣泡、白點(diǎn)、嚴(yán)重的疏松和偏析等。這些缺陷對(duì)于軸承的加工、軸承的性能和壽命有很大的影響，在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定不允許出現(xiàn)這些缺陷。

⑥嚴(yán)格的碳化物不均勻性要求。

在軸承鋼中，如果出現(xiàn)嚴(yán)重的碳化物分布不均勻，則在熱處理加工過程中就容易造成組織和硬度的不均勻，鋼的組織不均勻性對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度有較大的影響。另外，嚴(yán)重的碳化物不均勻性還容易使軸承零件在淬火冷卻時(shí)產(chǎn)生裂紋，碳化物不均勻性還會(huì)導(dǎo)致軸承的壽命降低因此，在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)不同規(guī)格的鋼材均有明確的特別要求。

⑦嚴(yán)格的表面脫碳層深度要求。

在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)鋼材表面脫碳層有著嚴(yán)格的規(guī)定，如果表面脫碳層超出標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定范圍，且在熱處理前的加工過程中又沒有將其全部清除掉，則在熱處理淬火過程中就容易產(chǎn)生淬火裂紋，造成零件的報(bào)廢。

⑧其他要求。

在軸承鋼材料標(biāo)準(zhǔn)中還對(duì)軸承鋼的冶煉方法、氧含量、退火硬度、斷口、殘余元素、火花檢驗(yàn)、交貨狀態(tài)、標(biāo)識(shí)等有嚴(yán)格的要求。

軸承鋼的物理性能主要以檢查顯微組織、脫碳層、非金屬夾雜物、低倍組織為主。一般情況下均以熱軋退火、冷拉退火交貨。交貨狀態(tài)應(yīng)在合同中注明。鋼材的低倍組織必須無縮孔、皮下氣泡、白點(diǎn)及顯微孔隙。中心疏松、一般疏松不得超過1.5級(jí)，偏析不得超過2級(jí)。鋼材的退火組織應(yīng)為均勻分布的細(xì)粒狀珠光體。脫碳層深度、非金屬夾雜物和碳化物不均勻度應(yīng)符合相應(yīng)有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

 

我國已生產(chǎn)高碳鉻不銹軸承鋼，主要鋼號(hào)有9Cr18；滲碳軸承鋼，主要鋼號(hào)有G20CrMo；鉻軸承鋼，主要鋼號(hào)有GCr15。

軸承鋼又稱高碳鉻鋼，含碳量ωc為1%左右，含鉻量ωcr為0.5%-1.65%。軸承鋼又分為高碳鉻軸承鋼、無鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼、中高溫軸承鋼及防磁軸承鋼六大類；

 

對(duì)軸承鋼的冶煉質(zhì)量要求很高，需要嚴(yán)格控制硫、磷、氫等含量以及非金屬夾雜物和碳化物的數(shù)量、大小和分布狀況，因?yàn)榉墙饘賷A雜物和碳化物的數(shù)量、大小和分布狀況對(duì)軸承鋼的使用壽命影響很大，往往軸承的失效就是在大的夾雜或碳化物周圍產(chǎn)生的微裂紋擴(kuò)展而成。

夾雜物的含量和鋼中氧含量密切相關(guān)，氧含量越高，夾雜物數(shù)量就越多，壽命就越短。夾雜物和碳化物粒徑越大、分布越不均勻，使用壽命也越短，而它們的大小、分布狀況與使用的冶煉工藝和冶煉質(zhì)量密切相關(guān)，生產(chǎn)軸承鋼的主要工藝是連鑄以及電爐冶煉+電渣重熔工藝冶煉，還有少量采用真空感應(yīng)+真空自耗的雙真空或+多次真空自耗等工藝來提高軸承鋼的質(zhì)量。

 

分類：當(dāng)前世界各國所使用的軸承鋼主要有5大類，即高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼、中碳軸承鋼。

用途：除做滾珠、軸承套圈等外，有時(shí)也用來制造工具，如沖模、量具、絲錐等。

 

我國江陰興澄特鋼、東北特鋼、大冶特鋼、寶特是生產(chǎn)軸承鋼的主要產(chǎn)地。主要出口為東南亞地區(qū)和歐洲。

我國主要從日本、德國進(jìn)口軸承鋼。

 

直徑小于20mm要打包交貨，大于20mm時(shí)可以裸裝交貨。對(duì)冷拔 鋼應(yīng)涂防銹油。貨物出廠前應(yīng)附質(zhì)量保證書、注明鋼號(hào)、爐號(hào)、重量、規(guī)格、化學(xué)成分、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)結(jié)果。

 

規(guī)格主要有圓鋼、扁鋼、鋼絲，鋼材表面應(yīng)加工良好 。不得有裂紋、折疊、結(jié)疤和夾雜。冷拉鋼表面還應(yīng)光滑、干凈、無氧化皮。