軸承鋼是用來制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。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)中要求最嚴(yán)格的鋼種之一。
1976年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO將一些通用的軸承鋼號(hào)納入國(guó)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)。
軸承鋼又稱高碳鉻鋼,含碳量Wc為1%左右,含鉻量Wcr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。
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。以至于軸承鋼如果沒有特殊的說明,那就是指GCr15。
鉻鋼和不銹鋼作為軸承材料的優(yōu)點(diǎn),發(fā)現(xiàn)它們具有防銹效果。而且鉻鋼是最常見的軸承材料。它比不銹鋼更硬,因此它可以持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間。但是,在較高溫度下,其性能就不佳了。
在120℃的高溫下,軸承經(jīng)歷巨大的變形并且負(fù)荷減小。它可以承受150℃的高溫,但瞬間溫度為150℃或更高會(huì)降低軸承的使用壽命。熱處理可使軸承承受170℃的高溫。
最常見的不銹鋼440用于軸承,它足夠堅(jiān)硬,負(fù)載能力強(qiáng)(比黃銅鋼低20%),但它能防銹,能承受250℃的瞬間高溫和300℃的連續(xù)高溫。我們經(jīng)常錯(cuò)誤地認(rèn)為所有不銹鋼都是非磁性的。440不銹鋼是磁性的。它不是完全防銹的,但受鹽,酸和堿的影響。
316等級(jí)具有良好的防銹性能,無磁性,但更柔軟,因此負(fù)載更小。因?yàn)樗粓?jiān)固,316軸承不準(zhǔn)確并且感覺粗糙。
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、如沖模、量具、絲錐及柴油機(jī)油泵的精密偶件。軸承鋼是用來制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。
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:
?。?)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),
?。?)高的彈性極限,
(5)良好的沖擊韌性和斷裂韌性,
?。?)良好的尺寸穩(wěn)定性,
?。?)良好的防銹性能,
(8)良好的冷、熱加工性能。
軸承材料性能對(duì)比
高碳鉻軸承鋼(GCr15/GCr15SMn/GCr18M0)
高碳鉻軸承鋼是含鉻1.30~1.65%的高碳合金鋼,其特點(diǎn)是:熱處理后的顯微組織比較均勻穩(wěn)定、硬度高而均勻、耐磨性好、接觸疲勞強(qiáng)度高、具有良好的尺寸穩(wěn)定性和耐腐蝕性。經(jīng)球化退火后,其切削加工性能良好。這種鋼可以滿足在一般工況條件下運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承的使用要求。
高碳鉻軸承鋼在全世界得到廣泛采用,最常用的牌號(hào)是GCr 15和GCr15SiMn,在我國(guó)用量約占軸承鋼總量的80%以上,這兩種鋼的性能基本相同,但GCr15SiMn鋼的淬透性比GCr15鋼好,因此對(duì)于較大尺寸的軸承零件,宜采用GCr15SiMn鋼。
GCr15軸承鋼大量用來制造汽車、拖拉機(jī)、坦克、飛機(jī)等使用的發(fā)動(dòng)機(jī)軸承、機(jī)床、電機(jī)等所使用的主軸軸承以及鐵路車輛、礦山機(jī)械、通用機(jī)械用軸承。
GCr15SiMn軸承鋼主要用來制造壁厚大的軸承,如各種大型和特大型軸承,多用在重型機(jī)床及軋鋼機(jī)上無較大沖擊載荷的工作條件下。
由于GCr15SiMn鋼的裂紋敏感性較大,沖擊韌性差,對(duì)于有沖擊載荷的厚壁軸承還不能完全滿足使用要求,鐵道部首先提出客車軸承不允許使用GCr15SiMn鋼,還有對(duì)于大壁厚的軋機(jī)和礦山軸承在承受沖擊載荷大的條件下,GCr15SiMn鋼也限制使用。現(xiàn)已開發(fā)出GCr18Mo高淬透性鋼,和耐磨性。其性能比GCr15SiMn鋼優(yōu)越,可在鐵路軸承、軋機(jī)軸承、礦山機(jī)械軸承上替代GCr15SiMn鋼使用。
滲碳軸承鋼(G20Cr2Ni4A)
G20Cr2Ni4A軸承鋼是一種優(yōu)質(zhì)合金滲碳鋼(低碳C:0.17~0.23)用于制造軸承零件的滲碳鋼,用這類鋼制造的軸承零件,經(jīng)滲碳、率火、回火等熱處理工序后,表面具有很高的硬度(硬度>HRC60)和一定的耐磨性以及較高的抗接觸疲芳強(qiáng)度,低碳C:0.17~0.23保證了其心部具有良好的韌性(硬度>HRC33-48)。這種表面淬硬心部具有韌性的特點(diǎn),使?jié)B碳軸承鋼特別適宜于在沖擊載荷較大的條件下能夠穩(wěn)定工作??傊瑵B碳鋼軸承的優(yōu)點(diǎn)是:
?。?)滲碳淬火后表面保留壓應(yīng)力狀態(tài),抗疲勞強(qiáng)度好。
?。?)承受沖擊載荷能力強(qiáng),表面硬化層有微裂紋也不易向內(nèi)部擴(kuò)展。表面具有較高的硬度而心部硬度較低(一般為35HRC~40HRC),與高碳鉻軸承鋼相比,有較好的心部沖擊韌度。
?。?)滲碳的深度和濃度可以根據(jù)需要加以調(diào)節(jié)。
?。?)不受軸承零件尺寸和壁厚的限制。
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