滾動(dòng)軸承鋼課件

1、滾滾 動(dòng)動(dòng) 軸軸 承承 鋼鋼（ROLLING BEARING STEEL）金 屬 材 料 學(xué)主講課程班 級(jí)： 金132制作人：賀銀峰主講人：錢睿成 楊 洋審 核： 顏 安主要內(nèi)容滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承鋼的介紹鋼的介紹滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承鋼的應(yīng)用鋼的應(yīng)用滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承鋼的性能鋼的性能滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承鋼的鋼的組織組織滾動(dòng)軸承滾動(dòng)軸承鋼的鋼的夾雜夾雜物缺陷及物缺陷及預(yù)防預(yù)防滾動(dòng)軸承鋼的介紹滾動(dòng)軸承鋼的介紹滾動(dòng)軸承鋼（Rolling Bearing Steel）是用于制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體和內(nèi)外套圈的鋼，通常在淬火狀態(tài)下使用。滾動(dòng)軸承在工作中需承受很高的交變載荷，滾動(dòng)體與內(nèi)外圈之間的接觸應(yīng)力大，同時(shí)又工作在潤(rùn)滑

2、劑介質(zhì)中。因此，滾動(dòng)軸承鋼具有高的抗壓強(qiáng)度和抗疲勞強(qiáng)度，有一定的韌性、塑性、耐磨性和耐蝕性，鋼的內(nèi)部組織成分均勻，熱處理后有良好的尺寸穩(wěn)定性。常用的滾動(dòng)軸承鋼是含碳0.95%1.10%、含鉻0.40%1.60%的高碳低鉻軸承鋼，如GCr6、GCr9、GCr15等。滾動(dòng)軸承鋼的介紹滾動(dòng)軸承鋼的介紹滾動(dòng)軸承鋼的滾動(dòng)軸承鋼的應(yīng)用應(yīng)用常用滾動(dòng)軸承鋼（高碳鉻軸承系列常用滾動(dòng)軸承鋼（高碳鉻軸承系列）根據(jù)其合金元素種類分為兩類鉻軸承鋼鉻軸承鋼：典型代表是GCr15，使用量占軸承鋼的絕大部分。由于淬透性不高，因此多用于小軸承。添加添加MnMn，SiSi，MoMo，V V的軸承鋼的軸承鋼：在鉻軸承鋼中加入Mn，

3、Si可提高淬透透性，如GCr15SiMn鋼等，主要用于制造大型軸承；為了節(jié)約Cr，可以加入Mo，V，得到不含鉻的軸承鋼，如GSiMnMoV，GSiMnMoVRE鋼等，其性能和用途與GCr15鋼相近。滾動(dòng)軸承鋼的應(yīng)用滾動(dòng)軸承鋼的應(yīng)用其他其他類型軸承類型軸承鋼鋼滲碳軸承滲碳軸承鋼鋼：軋鋼機(jī)械、礦山挖掘機(jī)械、建筑機(jī)械等一些受沖擊負(fù)荷較大的機(jī)械使用的軸承，不僅要求其表面硬度高、耐磨性好，具有較高的接觸疲勞強(qiáng)度，還要求心部有一定的韌性、足夠的強(qiáng)度和硬度，可以選用滲碳鋼制造。不銹軸承鋼不銹軸承鋼：對(duì)于在酸、堿、鹽等腐蝕介質(zhì)中使用的軸承，要求具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，故而常采用高碳高鉻不銹鋼制造，如9Cr18等

4、。滾動(dòng)軸承鋼的滾動(dòng)軸承鋼的應(yīng)用應(yīng)用高溫軸承鋼高溫軸承鋼：這類鋼的成分特點(diǎn)是含有大量的W、Mo、Cr、V等碳化物形成元素，淬火后可獲得高合金化的高碳馬氏體，具有良好的回火穩(wěn)定性，并在高溫回火后產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象，能在高溫下保持高硬度、高耐磨性和良好的接觸疲勞強(qiáng)度。 Cr4Mo4VCr4Mo4V鋼是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上最鋼是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上最常用的高溫軸承常用的高溫軸承鋼鋼，這種鋼在熱處理和性能上具有高速鋼的特點(diǎn)，但含合金元素含量略少，故高溫硬度不如高速鋼，但這種鋼的加工性能好于高速鋼。滾動(dòng)軸承鋼的滾動(dòng)軸承鋼的應(yīng)用應(yīng)用世界上最大的滾動(dòng)軸承是海上巨型風(fēng)機(jī)SL5000的發(fā)電機(jī)底座軸承，直徑有兩層樓高，加工精度不超過(guò)

5、6微米，相當(dāng)于頭發(fā)絲的二十分之一。滾動(dòng)軸承鋼的性能滾動(dòng)軸承鋼的性能 根據(jù)軸承的工作條件和失效破壞情況，軸承鋼的性能應(yīng)滿足如下要求：高而均勻的硬度與耐磨性高的接觸疲勞強(qiáng)度高的彈性極限和一定的韌度尺寸穩(wěn)定性好一定的耐蝕性具有良好的冷、熱加工性能 對(duì)于在特殊條件下工作的軸承，還有其他的特殊要求，如高溫性能，不銹耐蝕性等。滾動(dòng)軸承鋼的性能滾動(dòng)軸承鋼的性能 為了滿足軸承的性能要求，對(duì)軸承鋼來(lái)說(shuō)，需要做到以下三點(diǎn)： 1. 正確的化學(xué)成分 2. 高的冶金質(zhì)量 3. 合理的熱處理工藝化學(xué)成分化學(xué)成分1 1 高碳高碳 為了保證軸承鋼有高的硬度和耐磨性，軸承鋼的碳含量很高，一般為1%左右，屬于過(guò)共析鋼。 一部分存

6、在于馬氏體基體中以強(qiáng)化馬氏體；另一部分形成足夠數(shù)量的碳化物以獲得所要求的耐磨性。 過(guò)高的碳含量會(huì)增加碳化物分布的不均勻性，且易生成網(wǎng)狀碳化物而降低其性能?；瘜W(xué)成分化學(xué)成分2 2 主加合金元素鉻主加合金元素鉻 Cr的作用是提高鋼的淬透性和鋼的耐腐蝕性能。 鋼中部分鉻形成的合金滲碳體(Fe,Cr)3C在淬火加熱時(shí)溶解較慢，可減少過(guò)熱傾向，經(jīng)熱處理后可以得到較細(xì)的組織； 碳化物能以細(xì)小質(zhì)點(diǎn)均勻分布于鋼基體組織中，既可提高鋼的回火穩(wěn)定性，又可提高鋼的硬度，進(jìn)而提高鋼的耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度。 適宜的鉻含量為0.40%-1.65%。 當(dāng)鉻含量高于1.65%以后，則會(huì)使殘余奧氏體增加，使鋼的硬度和尺寸穩(wěn)定性

7、降低，同時(shí)還會(huì)增加碳化物的不均勻性，降低鋼的韌性。 化學(xué)成分化學(xué)成分3 3 加入硅、錳、釩等進(jìn)一步提高淬透性。加入硅、錳、釩等進(jìn)一步提高淬透性。 大型軸承用鋼中還需加入更多的合金元素以提高淬透性，通常加入Mn、Si提高淬透性，適量的Si（0.40%-0.60%）還能明顯地提高鋼的強(qiáng)度和彈性極限；錳還可和鋼中的硫生成穩(wěn)定的MnS，硫化物常能包圍氧化物，形成以氧化物為核心的復(fù)合夾雜物，減輕氧化物對(duì)鋼的危害作用。 加入V一部分溶于奧氏體，提高淬透性，另一部分形成碳化釩VC，提高鋼的耐磨性并防止過(guò)熱。通常無(wú)鉻鋼中都含有釩。 熱處理工藝熱處理工藝軸承鋼一般的工藝路線為： 球化退火 機(jī)械加工淬火、回火磨加

8、工鍛（軋）熱處理工藝熱處理工藝1 1 預(yù)先熱處理預(yù)先熱處理 由于軸承鋼是過(guò)共析鋼，并且對(duì)碳化物的形狀和分布要求較高，因此通常采用球化退火。 球化退火加熱溫度：GCr15鋼的球化退火加熱溫度范圍780810，790被認(rèn)為是最適宜的加熱溫度。 加熱溫度過(guò)高，奧氏體中未溶碳化物量過(guò)少，奧氏體成分進(jìn)一步均勻化，冷卻后得到的是粗片層珠光體，或有大塊聚集碳化物，這是不合格的過(guò)熱組織； 加熱溫度不足，片狀珠光體溶解得不充分，奧氏體成分很不均勻，冷卻過(guò)程中碳化物沿著原片層析出，或呈細(xì)小的鏈狀特征。熱處理工藝熱處理工藝 球化退火后冷卻速度控制：碳化物的形狀取決于加熱溫度，而碳化物的彌散度取決于冷卻速度。冷卻速度

9、越大，碳化物的彌散度也越大，其硬度也越高。 冷卻方式有兩種： 一種是連續(xù)冷卻 ， 按 冷 卻 速 度10/h冷到600出爐； 二是在720等溫冷卻到600出爐。熱處理工藝熱處理工藝2 2 最終熱處理最終熱處理 軸承鋼的最終熱處理是淬火+低溫回火。 對(duì)GCr15鋼，淬火加熱溫度為830-860。 溫度過(guò)高會(huì)引起過(guò)熱，晶粒長(zhǎng)大，使鋼的韌性和疲勞強(qiáng)度下降，且易淬裂和變形； 溫度過(guò)低，則奧氏體中溶解的鉻和碳的含量不夠，鋼淬火后硬度不足。 馬氏體中的碳含量在0.45%-0.5%時(shí)，軸承鋼既具有高硬度，又有良好的韌性，還具有最高的接觸疲勞壽命。冶金質(zhì)量要求 純凈+組織均勻 降低S、P含量，減少氧化物、硅酸

10、鹽夾雜物的數(shù)量，提高冶金質(zhì)量。 由于軸承鋼的接觸疲勞性能對(duì)鋼材的微小缺陷十分敏感，所以要求S0.02%，P0.027%，一般采用電渣重熔、電爐冶煉及真空冶煉等技術(shù)以減少夾雜物數(shù)量。 氧化物、硅酸鹽夾雜物破壞基體的連續(xù)性，引起應(yīng)力集中，在熱塑變形中夾雜物的邊緣易形成空洞或裂紋。滾動(dòng)軸承鋼的組織原始組織要求原始組織要求1 1 原始組織必須無(wú)縮孔，皮下氣泡、白點(diǎn)和過(guò)燒；原始組織必須無(wú)縮孔，皮下氣泡、白點(diǎn)和過(guò)燒；2 2 嚴(yán)格控制非金屬夾雜物；嚴(yán)格控制非金屬夾雜物；3 3 嚴(yán)格控制疏松級(jí)別；嚴(yán)格控制疏松級(jí)別；4 4 改善碳化物不均勻性（網(wǎng)狀、帶狀和液析）。改善碳化物不均勻性（網(wǎng)狀、帶狀和液析）。 網(wǎng)狀碳化物：控制終軋及隨后的冷卻速度、正火；網(wǎng)狀碳化物：控制終軋及隨后的冷卻速度、正火； 帶狀碳化物：長(zhǎng)時(shí)間的退火；帶狀碳化物：長(zhǎng)時(shí)間的退火； 液析碳化物：高溫?cái)U(kuò)散退火，一般要在液析碳化物：高溫?cái)U(kuò)散退火，一般要在1200120012501250高溫下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間擴(kuò)高溫下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間擴(kuò) 散退火，以改善碳化物偏析。散退火，以改善碳化物偏析。滾動(dòng)軸承鋼的組織GCr15鋼鋼 淬火回火態(tài)淬火回火態(tài) 500（回火隱晶馬氏體碳化物）（回火隱晶馬氏體碳化物） 網(wǎng)狀碳化物網(wǎng)狀碳化物 500 滾動(dòng)軸承鋼的組織 帶狀碳化物帶狀碳化物 500 碳化物液析碳化物液析 500 謝謝 謝謝 觀觀 看！看！提問(wèn)環(huán)節(jié)歡迎