滚 动 轴 承 钢
滚动轴承材料
滚动轴承材料滚动轴承是一种常见的机械零部件，它在工业生产中起着至关重要的作用。
而轴承的性能很大程度上取决于所选用的材料。
在选择滚动轴承材料时，需要考虑到摩擦、磨损、耐热性、耐腐蚀性等因素。
本文将就滚动轴承常用的材料进行介绍，帮助读者更好地选择合适的轴承材料。
1. 钢材。
钢材是制造滚动轴承最常用的材料之一。
它具有良好的强度和韧性，可以承受较大的负荷。
同时，钢材还具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，适用于各种工作环境。
在选择钢材时，需要考虑其硬度、耐磨性和耐腐蚀性等指标，以满足不同工况下的需求。
2. 不锈钢。
不锈钢是一种耐腐蚀性能较好的材料，因此在一些特殊环境下，如潮湿、腐蚀性较强的场合，不锈钢滚动轴承就显得尤为重要。
不锈钢具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，可以延长轴承的使用寿命，降低维护成本。
3. 陶瓷材料。
近年来，陶瓷材料在滚动轴承领域得到了广泛的应用。
陶瓷材料具有优异的耐磨性和耐腐蚀性，同时重量轻、密度小，可以减小轴承的惯性，提高旋转精度。
此外，陶瓷材料还具有良好的绝缘性能和高温稳定性，适用于高速、高温的工作环境。
4. 聚四氟乙烯。
聚四氟乙烯是一种具有自润滑性能的材料，它可以降低摩擦系数，减小能量损失，提高轴承的工作效率。
聚四氟乙烯还具有较好的耐腐蚀性和耐磨性，适用于一些特殊的工作环境，如高温、高速、真空等条件下的轴承应用。
5. 复合材料。
复合材料是将两种或两种以上的材料组合而成，以发挥各自材料的优点。
在滚动轴承中，复合材料常常用于轴承的密封件和保持架等部件，以提高轴承的密封性和耐磨性。
总的来说，选择滚动轴承材料时需要综合考虑工作环境、负荷、转速等因素，选用合适的材料可以提高轴承的使用寿命和工作效率。
希望本文能够帮助读者更好地理解滚动轴承材料的选择原则，为工程实践提供参考。
GB308—2002 滚动轴承 钢球
前言本标准对应于ISO3290：1998《滚动轴承—球—尺寸和公差》，与ISO3290的一致性程度为非等效，主要差异如下：——按照汉语习惯对一些编排格式进行了修改；——将一些适用于国际标准的表述必为适用于我国标准的表述；——在第5章中增加了5.1“材料和热处理”、5.6“残磁”、5.7“其他”的技术要9本标准的附录A、附录B、附录C为规范性附录。
本标准由中国机械工业联合会提出。
本标准由全国滚动轴承标准化技术委员会（CSBTS/TC98）归口。
本标准起草单位：洛阳轴承研究所。
本标准主要起草人：马素青。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为：——GB308—1964、GB308—1977、GB308—1984、GB308—1989。
滚动轴承钢球1范围本标准规定了钢球的尺寸、技术要求、标志、测量及检验方法、检验规则、包装及贮存。
本标准适用于滚动轴承配套用钢球和商品高碳铬轴承钢钢球。
D一般用于标注球尺寸的直径值。
w3.2 球单一直径 single ball diameter与球实际表面相切的两平行平面间的距离。
Dws3.3 球平均直径 mean ball diameter球的最大与最小单一直径的算术平均值。
Dwm3.4 球直径变动量 variation ball diameterV球的最大与最小单一直径之差。
Dws3.5 表面不平度和形状参数 Surface irregularities and form parameters偏离理想球面的各种偏差，它们沿整个球表面分布并重复出现。
注1：这些偏差起因于：球形误差；波纹度；表面粗糙度。
注2：本标准未规定表面缺陷（及其大小），其定义如下：表面缺陷：是指在加工、贮藏、转运或使用过程中，无意或偶然生成的实际表面的单元体、不规则体或成组的单元体、不规则体。
这类单元体或不规则体与构成表面的粗糙度的那些单注：球等级用字母Ｇ和数字不定来识别。
3.10规值ball gaugeS 球批平均直径与球公称直径之间的差量，此量为一已定系列中的一个量。
滚动轴承材料
随着科技的发展，滚动轴承在日常生活中被广泛的使用，应用于像小型汽车前轮后轮、耕耘机、拖拉机等机械，但大多人对它并不是很了解。
不论它用于哪方面，其制作材料都是非常重要的，可以说，材料是其质量和工作性能的保证。
接下来，我想大家介绍下滚动轴承的一些材料。
根据国家标准及轴承使用要求，目前用于轴承套圈和滚动体的材料有高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢等，这些材料按各自不同的特点而被用于不同的场合。
并不是说用价值高的渗碳钢材料做出的轴承一定比轴承钢轴承更加适合。
一、高碳铬轴承钢也叫全淬透性钢内外硬度一致，应用于普通的场合，其用量最大，约占材料总用量的80%以上。
1.GCr15特点及用途：用于普通场合，用量最大，适用于马氏体和贝氏体淬火。
技术特性：有效壁厚在26mm以下，特轻窄系列在16mm以下，淬回火硬度HRC57~62。
2.GCr15SiMn特点及用途：普通场合使用、用于大型轴承，仅适于马氏体淬火。
技术特性：有效壁厚在26mm以上，特轻窄系列在16mm以上，淬回火硬度HRC57~62。
3.GCr18Mo特点及用途：贝氏体专用钢、耐磨场合使用，仅适于贝氏体淬火。
技术特性：有效壁厚在26~48mm之间，特轻窄系列在16mm 以下，淬回火硬度HRC57~62。
下贝氏体耐磨性比马氏体更好因此适用耐磨场合。
二、渗碳轴承钢也叫半淬透性钢内软外硬，材料性能上有一定“弹性”用于耐冲击场合，需经渗碳淬火，工艺较复杂。
G20Cr2Ni4A特点及用途：用于耐冲击场合、中大型轴承，可深层渗碳。
技术特性：有效渗碳层深可大于2.5mm，表面淬回火硬度HRC58~63。
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滚动轴承钢
（3）硅、锰、钒 进一步提高淬透性
a) Si还能明显地提高钢的强度和弹性极限；
b) 锰还可和钢中的硫生成稳定的MnS，减轻氧化物
对钢的危害作用； c) V还可以形成碳化钒VC，提高钢的耐磨性并防止 过热。
（4）冶金质量要求 纯净+组织均匀 纯净：杂质元素及非金属夹杂物要少 组织均匀：钢中碳化物要细小，分布要均匀 措施：降低S、P含量，减少氧化物、硅酸盐 夹杂物的数量，提高冶金质量。
缺点：过高的碳含量会增加碳化物分布的不均匀性，且易生 成网状碳化物而降低其性能。
（2）铬（主加元素）
Cr的作用是提高钢的淬透性和钢的耐腐蚀性能。 a) 形成的合金渗碳体(Fe,Cr)3C b) 碳化物能以细小质点均匀分布于钢基体组织中
一般铬含量为0.40%-1.65%
当铬含量高于1.65%以后，则会使残余奥氏体增加， 使钢的硬度和尺寸稳定性降低，同时还会增加碳化物的不 均匀性，降低钢的韧性。
滚动轴承钢的主要性能要求： 1、高的接触疲劳强度和弹性极限； 2、高的硬度和耐磨性； 3、足够的强度和冲击韧度； 4、一定的耐蚀性。
2 滚动轴承钢的成分特点
（1）高碳
为了保证轴承钢有高的硬度和耐磨性，轴承钢的碳含 量很高，一般为0.95%-1.15%，属于过共析钢。 ① 一部分存在于马氏体基体中以强化马氏体； ② 另一部分形成足够数量的碳化物以获得所要求的耐磨性。
滚动轴承钢
郭芳
1 滚动轴承钢的性能要求 2 滚动轴承钢的成分特点 3 滚动轴承钢的生产工艺
1 滚动轴承钢的性能要求
滚动轴承是各种机械传动部分的基础零件之一， 其工作条件极苛刻。 1、滚动体和套圈滚道之间接触面积很小，因而接触压
力可高达3000~5000MPa，循环力次数每分钟可高达
GCr15性能要求
材料名称：轴承钢牌号：GCr15A标准：YB 9-1968●特性及适用范围：轴承钢全名叫滚动轴承钢，具有高的抗压强度与疲劳极限，高硬度，高耐磨性及一定韧性，淬透性好，对硫和磷控制极严，是一种高级优质钢，可做冷做摸具钢。
比重：7.81铬轴承钢最常用的是GCr15。
使用量占轴承钢的绝大部分。
添加Mn、Si、Mo、V的轴承钢在铬轴承钢中加入Si、Mn可提高淬透性，如GCr15SiMn、GCr15SiMnMoV等。
为了节铬，加入Mo、V可得到无铬轴承钢。
如GSiMnMoV、GSiMnMoVRE等，其性能与GCr15相近。
GCr15A是GCr15钢经过电渣重熔的一种精密专用轴承钢。
具有高纯度、高密度，碳化物均匀性好的特点，疲惫性能优于普通GCr15轴承钢。
适宜制造军用轴承产品，专用轴承、航空发动机轴承、精密仪表、精密主轴轴承等。
●化学成份：碳C ：0.95～1.05硅Si：0.15～0.35锰Mn：0.20～0.40硫S ：≤0.020磷P ：≤0.027铬Cr：1.30～1.60镍Ni：≤0.30铜Cu：≤0.25●力学性能：抗拉强度σb (MPa)：1902冲击功Akv (J)：26硬度：63HRC试样尺寸：某试样●轴承钢锻造温度（1）始锻温度：1150（1120）终锻温度：850（800）度。
（2）锻造前清除表面缺陷，尽量预热后在快速加热。
（3）温加工时，应避免200~400度的蓝脆区。
热加工时，应避免进入高温脆区（大于1250）。
应尽量避免进入热脆区（800~~950度）。
●锻后热处理（1）锻后——预先热处理（球化退火）——最终热处理（淬火+低温回火）（2）球化退火目的：降低硬度，便于加工，为淬火做准备。
球化退火过程：加热到750~~770度，保温一定时间，在缓慢冷却到600度以下空冷。
●热处理规范及金相组织：普通退火：790-810度加热，炉冷至650度后，空冷——HB170-207等温退火：790-810度加热，710-720度等温，空冷——HB207-229球化退火：轴承钢预先热处理是球化退火。
滚动轴承钢的分类,特性用途,性能和化学成分
滚动轴承钢滚动轴承钢按使用特点可分为：高碳铬轴承钢（全淬透型轴承钢）、渗碳轴钢（表面硬化型轴承钢）、不锈轴承钢和高温轴承钢四大类。
一、高碳铬轴承钢1．高碳铬轴承钢的牌号、特性及及用途高碳铬轴承钢具有高的接触疲劳强度和耐磨性能，许多牌号属全淬透型钢，如GCr15GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo。
但由于有的轴承需要心部具有良好韧性而表面需要高硬度，因而又发展出限制淬透性轴承钢，如GCr4。
①GCr15（全淬透型钢）GCr15是高碳铬轴承钢的典型钢种，在淬火、回火后有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度。
其热加工性能和可加工性良有好，淬透性适中，但焊接性差。
GCr15的白点敏感性大，但当采用真空脱气精炼的轴承里，此缺陷可消除。
用于制造壁厚≤12mm、处径≤250mm的滚动轴承套圈，或制造直径≤22mm的圆锥、圆柱、球面滚子及全部尺寸的滚针。
也可用于制造模具、量具和木工刀具及高弹性极限、高疲劳强度的机械零件。
②GCr15SiMn（高淬透型钢）在GCr15钢的基础上提高硅、锰含量，因而淬透性、弹性极限、耐磨性均比GCr15好。
由其制作的滚动轴承件的使用温度不宜超过180℃。
用于制造壁厚>12mm、外径>120mm的滚动轴承套圈、直径>50mm的钢球及直径>22mm的圆锥、圆柱、球面滚子及全部尺寸的滚针。
其他用途与GCr15相同。
③GCr15SiMo（高淬透型钢）在GCr15基础上增加含硅量，添加了钼。
其淬透性高，耐磨性好，疲劳强度高、综合性能良好。
适于制造大尺寸范围的滚动轴承套圈及钢球、滚柱等。
④GCr18Mo（高淬透型钢）在GCr15基础上加入质量分数0.15%~0.25%的钼，并提高了含各量，因而淬透性、耐磨性均提高警惕。
可进行下贝氏体等温淬火，达到与马氏体淬火相近的硬度和耐磨性，而且钢的冲击、断裂韧度和抗弯强度都得到提高，因而提高了钢的综合力学性能和寿命。
可制造壁厚达20mm的滚动轴承套圈，其滚动轴承件的尺寸范围也扩大。
PPT-滚动轴承钢及其热处理
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二、滚动轴承钢的化学成分及应用
B、合金元素：主要加入Cr以提高淬透性、形成 、合金元素：主要加入 以提高淬透性 以提高淬透性、 合金碳化物、细化组织、降低过热敏感性、 合金碳化物、细化组织、降低过热敏感性、提高抗 蚀性， 蚀性，不同牌号含量 0.4 ～1.65﹪；加入 Si、Mn ﹪ 、 提高淬透性； 提高淬透性、 提高淬透性；加入 Mo提高淬透性、提高抗回火稳 提高淬透性 定性；加入RE改善夹杂物的形态分布 细化晶粒、 改善夹杂物的形态分布、 定性；加入 改善夹杂物的形态分布、细化晶粒、 提高韧性。 提高韧性。 C、高的冶金质量：应具有高的纯洁度和良好的 、高的冶金质量： 组织均匀性等，特别对非金属夹杂含量、碳化物偏 组织均匀性等，特别对非金属夹杂含量、 析度等严格控制。 析度等严格控制。
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二、滚动轴承钢的化学成分及应用
代表牌号如GCr15、GCr15SiMn，见GB/T 、 代表牌号如 ， 18254《高碳铬轴承钢》。 《高碳铬轴承钢》 （2）应用：广泛用于制造各种中小轴承零件。 ）应用：广泛用于制造各种中小轴承零件。 3、渗碳轴承钢 、 成分属优质渗碳钢，牌号如G20CrMo、 成分属优质渗碳钢，牌号如 、 G20CrNiMo，见GB/T3203《渗碳轴承钢技术条 ， 《 件》。 主要用于制造承受强烈冲击载荷或大型机械用轴 承零件，如冶金、矿山机械、农用机械、 承零件，如冶金、矿山机械、农用机械、机车轴承 等。
轴承钢的质量要求及其缺陷
1.对轴承钢的质量要求滚动轴承要在拉伸、压缩、弯形、剪切、交变等复杂应力状态和高应力值之下，高速、长时间地工作。
因此在生产过程中，轴承钢质量控制检验项目多，控制范围又窄，生产工艺严格、复杂，要求有一定的工装设备、检验手段和一定水平的技术人员及技术。
为了保证轴承具有良好的性能和高的寿命，对轴承钢的质量要求如下：1)化学成分：化学成分是轴承钢的最本质的因素。
钢的物理、化学、机械性能和金相组织都是由化学成分决定的，改变了化学成分，就改变了钢的基本性质。
因此，轴承钢的化学成分必须符合标准规定的允许范围。
2)内部质量：可分为宏观质量和微观质量。
宏观质量：要求轴承钢材内部不允许有白点、缩孔、夹渣、民种金属、裂纹、过烧、皮下气泡等缺陷。
要求轴承钢材的内部偏析、疏松控制在一定范围内。
总之，轴承钢材的内部要致密，不允许有肉眼可见的缺陷割裂钢材的基体。
微观质量：要求轴承钢材内部组织要均匀，纯净度要高。
轴承钢材的内部组织是指碳化物带状、碳化物网状、碳化物液析及退火组织。
碳化物是轴承钢的主要成分之一，是客观存在的，如何使碳化物分布得均匀、分散、细小，是提高轴承钢质量的重要课题之一。
近年来轴承钢主要生产厂家采用了高温扩散处理，控制轧制新工艺和连续退火炉设备等。
即使这样，碳化物的分布仍不能达到理想的程度。
因此，在标准中，规定了它们的允许范围和控制级别。
轴承钢材的纯净度是指非金属夹杂物对钢的沾污程度。
非金属夹杂物是轴承钢基体的民种物质，破坏了基体的连续性，是造成轴承早期疲劳、剥落的主要原因之一。
因此，要求轴承钢中非金属夹杂量越少越好。
为了限制、控制非金属夹杂物在钢中的存在，在相关标准中，对它们进行了严格的级别控制。
生产厂家除了采用电炉冶炼加电渣重熔外，还采用了电炉冶炼加炉外精炼、真空脱氧、吹氩处理、炉外喷粉处理等工艺，力图使钢中氧含量降低到20ppm以下。
3)表面质量：轴承零件的成型方法，目前有锻造、车削和冷冲等。
根据不同成型方法对钢材表面质量有不同程度的要求。
钢的分类及用途
①中、高碳（0.45～0.9%）；
②加Si→σe↑及（σs/σb）↑； ③加Mn、Si、或Cr→淬透性↑；
④加Mo、W、V细化晶粒（重要弹簧）。
•热处理：
淬火＋中温回火，回火屈氏体 42～48HRC。
•常用钢种：
表8
65；65Mn；60Si2Mn；50CrV。
5、 其它结构钢 ⑴易切削钢：
加S、Pb、Ca、P等（减摩、易断屑等），提高切削加 工性，强度次要。 ⑵铸钢（铸钢件）： •特 点：直接铸造成零件的结构钢，用于形状复杂、
表6
(2)合金调质钢
•用途及性能特点：
高强度（承受较大负荷）及高韧性（防止断裂事故）的
重要零件（如机床主轴）具有良好的综合力学性能。
•合金化原则：
①中碳（0.30～0.5%），保证热处理后足够强度，又不致
太脆。
②加淬透性元素（Cr、Ni、Mn、Si、B），保证大截面
均一的性能。
③细化晶粒元素（V、W、Mo等）。
1、 碳素结构钢（carbon structural steel） •保证力学性能：一般用途；以型材（棒、板、型钢）供
应。 •组 织 状 态：轧后空冷、F+P；不再热处理。
•典 型 牌 号：Q235。 表3
2、低合金高强度钢（HSLA）
•添加少量合金元素（Nb、V等）起各种强化作用。 •用于重要工程结构（桥梁、压力容器等），能减轻自 重、降低成本等。 •典型牌号：Q295、Q420等。
。 ②加提高淬透性元素，Cr、Mn、Ni、B等，保证心部良
好强韧性。 ③加V、Ti、W等，阻止渗碳时晶粒长大。
•热处理特点：一般渗碳后预冷、直接淬火＋低温回火 (≥55HRC)。
•常 用 钢 种：低淬透性15(20)、20Cr； 中淬透性20CrMnMo、20MnTiB； 高淬透性18Cr2Ni4W、20Cr2Ni4。
GB308—2002滚动轴承钢球
前言本标准对应于ISO3290：1998《滚动轴承—球—尺寸和公差》，与ISO3290的一致性程度为非等效，主要差异如下：——按照汉语习惯对一些编排格式进行了修改；——将一些适用于国际标准的表述必为适用于我国标准的表述；——在第5章中增加了5.1“材料和热处理”、5.6“残磁”、5.7“其他”的技术要求；——增加了第6章“标志”、第7章“测量及检验方法”、第8章“检验规则”、第9章“包装及贮存”。
——增加了附录C“成品钢球压碎载荷值”。
本标准代替GB/T308—1989《滚动轴承钢球》本标准与GB/T308—1989相比，主要变化如下：——增加了表面不平度和形状参数、波纹度的术语和定义（见3.5和3.5.2）；的数值（见3.5.3和表3）——修改了表面粗糙度的定义，并且压缩了表面粗糙度Ra——增加了优先采用的球公称直径表中的尺寸规格（见表1）；——增加了G24级的公差级别（见5.3、表3、表4）；——取消了各公差等级钢球所适用的尺寸范围表（1989年版的表4）——修改了钢球硬度值（1989年版的5.4，本版的5.2、表2）；——增加了钢球残磁限值的规定（见5.6、7.5）;——增加了钢球裂纹的检查方法（见7.7）;——修改了钢球表面粗糙度的测量方法（1989年版的6.2.3,本版的7.3）;——修改了检测规则的内容（1989年的第7章，本版的第8章）；——将“标志”内容单独作为一章（1989年版的8.1，本版的第6章）；——修改了球形误差测量的附录（见附录B）；——增加了“成品钢球压碎载荷值”（见附录C）本标准的附录A、附录B、附录C为规范性附录。
本标准由中国机械工业联合会提出。
本标准由全国滚动轴承标准化技术委员会（CSBTS/TC98）归口。
本标准起草单位：洛阳轴承研究所。
本标准主要起草人：马素青。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为：——GB308—1964、GB308—1977、GB308—1984、GB308—1989。
滚动轴承用钢的要求
滚动轴承用钢的要求首先，滚动轴承用钢的化学成分必须符合特定的标准。
滚动轴承用钢的主要成分是碳、铬、硅、锰、磷、硫等元素的合金。
碳元素是提高钢的硬度和强度的关键元素，一般要求碳含量在0.95%至1.15%之间。
铬元素可以提高钢的硬度、耐磨性和耐蚀性，通常要求铬含量在0.5%至1.65%之间。
硅元素可以提高钢的强度、硬度和韧性，一般要求硅含量不超过2.0%。
锰元素可以提高钢的强度和韧性，一般要求锰含量在0.25%至0.8%之间。
此外，还需要控制磷和硫的含量，以避免对钢的性能产生不利影响。
其次，滚动轴承用钢的组织和显微结构也是非常重要的。
一般来说，滚动轴承用钢需要具备细小均匀的奥氏体组织。
奥氏体是一种具有良好韧性和塑性的组织，能够提高钢的强度和耐疲劳性能。
此外，还需要控制奥氏体的晶粒度，以提高钢的耐磨性和耐强冲击性能。
为了实现这样的组织和显微结构，需要通过适当的热处理工艺来控制钢的冷却速率和温度。
第三，滚动轴承用钢的力学性能也是十分关键的。
滚动轴承用钢需要具备较高的强度、硬度和耐疲劳性能，以满足轴承在高速运转和长时间使用时的要求。
常见的力学性能指标包括屈服强度、抗拉强度、延伸率、硬度和冲击韧性等。
这些性能指标需要通过适当的热处理和机械加工手段来控制和提高，以确保滚动轴承的使用寿命和可靠性。
最后，滚动轴承用钢还需要具备良好的耐热性和耐磨性。
滚动轴承在高速运转和长时间使用时，会产生较高的摩擦热和表面磨损，因此需要具备较好的耐热和耐磨性能。
耐热性可以通过添加合适的合金元素来提高，如钒、钼、钨等。
耐磨性可以通过控制钢的硬度和显微结构来实现，如采用浸渗硬化等工艺。
综上所述，滚动轴承用钢的要求非常严格。
它需要具备合理的化学成分、均匀细小的奥氏体组织、优异的力学性能、良好的耐热和耐磨性能等特点。
只有满足这些要求，才能确保滚动轴承的使用寿命和可靠性。
调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢资料
Ni：改善韧性，提高淬透性，抑制腐蚀环境下蚀坑的萌生和扩展
。
S,P：一般是有害元素，P增加冷脆性，S增加热脆性。 Cu：能提高强度和韧性、腐蚀性能。缺点是增加热脆性。
典型成分1 70钢（碳素）
强度较高，但淬透性较低、淬火变形大，抗松
弛性能和耐蚀性能差。 多用作弹簧钢丝。适宜于制造截面较小(φ<15mm)、
1、化学成分特点
调质钢，一般是指含碳量在0.25-0.5%的中碳钢
合金元素作用为： ① 提高淬透性：Mn、Si、Cr、Ni、B ② 强化铁素体：Mn、Si、Cr、Ni ③ 细化晶粒：Ti、V ④ 防止第二类回火脆性：W、Mo
2.调质钢的热处理特点
• 工艺路线：
下料 锻造Leabharlann 预备 热处理粗加工调质
装配
1降低锻造后轴承钢的硬度便于切削加工1球化退火1降低锻造后轴承钢的硬度便于切削加工2为最终热处理做组织准备粒状珠光体在加热时渗碳体不容易溶解得到含碳量为粒状珠光体在加热时渗碳体不容易溶解得到含碳量为04506左右的左右的a未溶渗碳体渗碳体呈细小球状均匀分布在奥氏体基体上奥氏体晶粒非常细小淬火后得到隐针未溶渗碳体渗碳体呈细小球状均匀分布在奥氏体基体上奥氏体晶粒非常细小淬火后得到隐针m和均匀分布在m上的未溶碳化物硬度接触疲劳强度和耐磨性都很高
工程材料及热成形技术基础
主讲人：
调质钢
• 机械零件结构钢在淬火高温回火（调制处理）后具有 良好的综合机械性能，有较高的强度，良好的塑性和 韧性。这一类钢称作调质钢。
• 一般用这类钢制作的零件要求具有很好的综合机械性 能，即在保持较高的强度的同时又具有很好的塑性和 韧性；
• 各类机器上的结构零件大量采用调质钢，是结构钢中 使用最广泛的一类钢。
滚动轴承的材料
滚动轴承的材料滚动轴承是一种常见的机械零部件，它通过滚动体在内圈和外圈之间滚动，从而减少摩擦和支撑旋转轴。
而滚动轴承的性能和寿命很大程度上取决于所选用的材料。
不同的工作环境和使用要求需要选择不同的轴承材料，下面将介绍几种常见的滚动轴承材料及其特点。
1. 钢材。
钢材是制造滚动轴承最常用的材料之一。
常见的轴承钢材包括碳素钢、合金钢和不锈钢。
碳素钢价格低廉，硬度高，但耐腐蚀性差；合金钢在碳素钢的基础上添加了其他合金元素，具有更好的耐磨性和耐腐蚀性；不锈钢则具有良好的耐腐蚀性能，适用于潮湿或腐蚀性环境。
钢材制成的轴承具有较高的强度和硬度，适用于高速、高负荷的工作环境。
2. 陶瓷材料。
陶瓷材料因其高硬度、耐磨性和耐腐蚀性而被广泛应用于滚动轴承制造。
常见的陶瓷材料包括氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷和硼化硅陶瓷。
氧化铝陶瓷具有优异的耐磨性和热稳定性，适用于高速、高温的工作环境；氮化硅陶瓷具有较高的强度和耐磨性，适用于高速、高负荷的工作环境；硼化硅陶瓷具有极高的硬度和耐磨性，适用于超高速、超高温的工作环境。
陶瓷材料制成的轴承具有优异的耐磨性和耐腐蚀性，适用于特殊工况下的使用。
3. 聚合物材料。
聚合物材料因其良好的自润滑性和减震性而被应用于滚动轴承制造。
常见的聚合物材料包括聚四氟乙烯（PTFE）、聚酰亚胺（PI）和聚酰胺（PA）。
PTFE具有优异的自润滑性和耐磨性，适用于低速、高负荷的工作环境；PI具有较高的耐热性和耐化学性，适用于高温、腐蚀性环境；PA具有良好的耐磨性和减震性，适用于高速、低噪音的工作环境。
聚合物材料制成的轴承具有良好的自润滑性和减震性，适用于对润滑要求较高的工作环境。
4. 复合材料。
复合材料是将两种或两种以上的材料通过一定的工艺方法结合而成的新材料，具有各种材料的优点。
常见的复合材料包括金属基复合材料和陶瓷基复合材料。
金属基复合材料具有较高的强度和硬度，适用于高速、高负荷的工作环境；陶瓷基复合材料具有优异的耐磨性和耐腐蚀性，适用于特殊工况下的使用。
洛阳轴承研究所关于轴承钢的一些解释
洛阳轴承研究所关于轴承钢的一些解释第一章滚动轴承用钢GCr15钢的热处理原理一、滚动轴承用钢应具有的特性1、高的接触疲劳强度；2、高的耐磨性；（发生滑动摩擦的主要部位）1）、滚动体与滚道的接触面；2）、滚动体与保持架兜孔的接触面；3）、保持架引导与套圈引导档边的接触面；4）滚子的端面与套圈档边的接触面。
3、高的弹性极限；4、高的硬度；5、一定的韧性；6、好的尺寸稳定性；7、一定的防锈功能；8、良好的工艺性能。
二、GCr15钢的物理性能1、GCr15钢的临界点：Ac1:760℃ Acm：900℃Ar3：707℃ Ar1：6952、GCr15钢的Ms点：Ms点随着奥氏体固溶度的变化而变化，亦即随着奥氏体温度的升高而降低，GCr15钢在860℃温度Ms点为216~225℃。
三、铬轴承钢热处理基础1、基本概念1）、奥氏体：是碳及合金元素溶于r-Fe八面体间隙的间隙式固溶体。
特征：[1]、在钢的各种组织中，奥氏体的比容最小；[2]、奥氏体的塑性高，屈服强度低，容易塑性变形加工成型。
2）、珠光体：是过冷奥氏体共析分解的铁素体和碳化物的整合组织片状珠光体：是指在光学显微镜下能够明显看出F与Fe3C呈片状分布的组织状态。
根据片间距的大小分为普通片状珠光体、索氏体、屈氏体。
粒状珠光体：铁素体基体上分布着粒状Fe3C的组织。
GCr15的正常锻造后组织应为细珠光体类型组织及细小的网状碳化物组成，不允许有＞3级的网状碳化物及明显线条状组织，不允许有粗针状马氏体和粗片状珠光体组织。
3)、马氏体：是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
马氏体分类：板条马氏体、片状马氏体、针状马氏体、隐晶马氏体。
GCr15钢淬火后得到的马氏体为隐晶马氏体或者细小结晶马氏体。
马氏体具有高的硬度、强度、耐磨性。
4）贝氏体：是过冷奥氏体在中温区域分解后所得的的产物，它一般是由铁素体和碳化物所组成的非层状组织。
贝氏体分类：上贝氏体、下贝氏体上贝氏体：是一种两相组织，有铁素体和Fe3C所组成的，大致平行的铁素体板条自奥氏体晶界的一侧或两侧向奥氏体晶粒内部长大，Fe3C分布于铁素体板条之间。
轴承检测报告
在轴承内圈端面选择七个点进行硬度检测。
样件表面硬度检测结果
序号 HRC 1 58 2 58 3 57 4 58 5 58 平均 58
检验单
六、对比分析
将样件化学元素含量、硬度值与标准值进行对比
化学成分对比结果
C GCr15 样件 （平均值） 0.95~1.05 0.873 Si 0.15~0.35 0.213 Mn 0.25~0.45 0.328 Cr 1.04~1.65 1.52 Mo ≤0.10 ＜0.0050 Ni ≤0.30 Cu ≤0.25 P ≤0.025 S ≤0.025
Co 0.0068
0.0071 0.0068 0.0069 0.0068 0.0069 0.0071 0.0069 Bi ＜0.0300 ＜0.0300 ＜0.0300 ＜0.0300 ＜0.0300 ＜0.0300 ＜0.0300 ＜0.0300
Cu 0.0522
0.0534 0.0508 0.0517 0.0508 0.0512 0.0521 0.0517
用于壁厚≤12mm、外径≤250mm的滚动轴 承套圈，或直径≤22mm的圆锥、圆柱、球 面滚子及全部尺寸的滚针。也可用于模具、 量具、木工刀具及高弹性极限、高疲劳强 度的机械零件。 用于壁厚>12mm、外径>120mm的滚动轴 承套圈、直径>50mm的钢球及直径 >22mm的圆锥、圆柱、球面滚子及全部尺 寸的滚针。 适于制造大尺寸范围的滚动轴承套圈及钢 球、滚柱等。 制造壁厚达20mm的滚动轴承套圈，其滚 动轴承件的尺寸范围也扩大。
Cr 1.51
1.52 1.52 1.51 1.51 1.51 1.52 1.52 B 0.0011 0.0011 0.0012 0.0010 0.0012 0.0012 0.0011 0.0011
滚动轴承钢珠标准
滚动轴承钢珠标准
一、钢珠材料
滚动轴承钢珠通常采用高碳铬轴承钢（GCr15）或渗碳钢（G20CrNi2Mo）制造。
这些材料具有高硬度、高耐磨性、高抗疲劳性能和良好的韧性，适用于制造高性能的滚动轴承。
二、钢珠尺寸
滚动轴承钢珠的尺寸通常根据轴承的规格和设计要求确定。
标准钢珠直径范围为1mm至100mm，其中最常用的直径范围为10mm至50mm。
钢珠的直径公差应符合相应的国家标准或行业标准。
三、钢珠表面质量
滚动轴承钢珠的表面质量对轴承的性能和使用寿命具有重要影响。
钢珠表面应光滑、无划痕、无裂纹、无氧化皮等缺陷。
此外，钢珠表面还应具有一定的抗腐蚀性能，以防止在潮湿环境中生锈。
四、钢珠硬度
滚动轴承钢珠的硬度是衡量其性能的重要指标之一。
通常，钢珠的硬度范围为60HRC至90HRC，具体硬度值根据轴承的设计要求和实际使用条件确定。
硬度高的钢珠具有更好的耐磨性和抗疲劳性能，但过高的硬度可能导致脆性增加。
五、钢珠精度
滚动轴承钢珠的精度对轴承的旋转精度和使用寿命具有重要影响。
钢珠的精度等级通常根据轴承的规格和使用要求确定，一般分为
G10至G5五个等级。
精度等级越高，钢珠的形状误差和尺寸误差越
小，轴承的性能也越好。
总之，滚动轴承钢珠的标准涵盖了材料、尺寸、表面质量、硬度和精度等方面。
在生产和使用过程中，应严格控制这些指标，以确保滚动轴承的性能和使用寿命达到最佳水平。
调质钢、弹簧钢、滚动轴承钢全解
中、高碳，一般碳素弹簧钢的碳含量为 0.60.9%，合金弹簧钢的碳含量为0.5-0.7%。
合金元素作用： ① 提高淬透性、强化铁素体：Mn、Si、Cr ② 细化晶粒：V
热处理特点：
弹簧成形工艺不同，热处理特点也不同。
减震弹簧 螺旋弹簧
弹簧片
汽车板簧
⑴ 热成型弹簧：
弹簧直径或簧板厚度大于10mm时，常采用 热态下成形，即将弹簧钢加热至比正常淬火 温度高50-80℃热卷成形，然后利用余热淬 火、中温回火，获得回火托氏体（也称回火 屈氏体），硬度为40-48HRC。
预备热处理：正火或完全退火
改善性能（~HB220) 改善组织（细小S）
为提高表面耐磨性，调质后可进行表面感应加热淬
火及低温回火或氮化。
回火温度与调质钢综合机械性能的关系
当调质钢淬火成马氏体， 在450～650℃温度范围内 回火时，随着回火温度的 升高，硬度、抗拉强度， 屈服强度等不断降低，而 延伸率、断面收缩率及冲 击韧性等不断上升。
统一 数字 代号 牌号 化学成分（质量分数）/%
C
Si
Mn
Cr
Ni
Cu
不大于
P
S
A1160 3
60Si2 MnA
0.56~0 0.60~2 0.70~1 .64 .00 .00
≤0.35
0.35
0.25
0.025
0.025
滚动轴承钢
滚动轴承钢的概念：Fra bibliotek滚动轴承钢是用 于制造滚动轴承 的滚动体和内外 套圈的钢，通常 在淬火状态下使 用。
⑵ 冷成型弹簧：
弹簧直径或簧板厚度小于10mm时 ，常用冷拉弹簧钢丝或弹簧钢带冷 卷成形。这种钢丝冷卷弹簧只需进 行一次200-300℃的去应力退火，使 弹簧定型即可。
轴承手册
滚动轴承的热处理工艺流程一般为：
球化退火→(830～850℃)淬火→(150～160℃/2～3 h)低温回火→(120～130℃/10～20 h)人工时效处理→冷处理
3、滚动轴承的特点
滚动轴承具有摩擦阻力小、起动灵敏、效率高、润滑简便和有互换性的特点。主要缺点是抗冲击能力较差、高速时出现噪声和轴承径向尺寸大。
前置、后置代号是轴承在结构形状、尺寸、公差、技术要求等有改进时，在其基本代号左右添加的补充代号。
1、前置代号
它表示轴承组件，用拉丁字母表示。代号含义见表1-5。
表5滚动轴承前置代号
代号
含义
示例
代号
含义
示例
F
凸缘外圈的向心球轴承
（仅适用d≤10mm）
F618/4
LR
带可分离内圈或外圈与滚动体组件的轴承
岗位训练手册
第一章 滚动轴承知识
滚动轴承是由内圈、外圈、滚动体和保持架等元件组成。工作时滚动体在内、外圈的滚道上滚动，形成滚动摩擦。它与滑动轴承相比具有摩擦小、效率高、轴向尺寸小、调整迅速及拆装方便等优点。
第一节滚动轴承的分类和特征（GB/T-271-1997）
一、滚动轴承结构类型分类
常用滚动轴承结构分类如下：
基本代号
后置代号
轴承类型
尺寸系列
轴承内径
内部结构
密封与防尘套圈变形
保持架及其材料
轴承材料
公差等级
游隙
配置
其它
一、基本代号
基本代号表示轴承的类型、结构和尺寸，是轴承代号的基础。
1、类型代号
类型代号用阿拉伯数字或大写拉丁字母加数字表示，表示方法见表1-4。
表4常用轴承类型代号、尺寸系列号和组合代号
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滚动轴承钢的性能
为了满足轴承的性能要求，对轴承钢来 说，需要做到以下三点： 1. 正确的化学成分 2. 高的冶金质量 3. 合理的热处理工艺
化学成分
1 高碳
为了保证轴承钢有高的硬度和 耐磨性，轴承钢的碳含量很高， 一般为1%左右，属于过共析钢。 一部分存在于马氏体基体中以 强化马氏体；另一部分形成足够 数量的碳化物以获得所要求的耐 磨性。 过高的碳含量会增加碳化物分 布的不均匀性，且易生成网状碳 化物而降低其性能。
热处理工艺
轴承钢一般的工艺路线为： 锻（轧）
球化退火
淬火、回火
机械加工
热处理工艺
1 预先热处理
由于轴承钢是过共析钢，并且对碳化物的形状和分布要求较 高，因此通常采用球化退火。 球化退火加热温度：GCr15钢的球化退火加热温度范围780～ 810℃，790℃被认为是最适宜的加热温度。 加热温度过高，奥氏体中未溶碳化物量过少，奥氏体成分进 一步均匀化，冷却后得到的是粗片层珠光体，或有大块聚集碳化 物，这是不合格的过热组织； 加热温度不足，片状珠光体溶解得不充分，奥氏体成分很不 均匀，冷却过程中碳化物沿着原片层析出，或呈细小的链状特征。
滚动轴承钢的介绍
滚动轴承钢的应用
常用滚动轴承钢（高碳铬轴承系列）
根据其合金元素种类分为两类 铬轴承钢：典型代表是 GCr15 ，使用量占轴承钢的绝大 部分。由于淬透性不高，因此多用于小轴承。 添加 Mn ， Si ， Mo ， V 的轴承钢：在铬轴承钢中加入 Mn ， Si 可提高淬透透性，如 GCr15SiMn 钢等，主要用于制造 大型轴承；为了节约 Cr，可以加入 Mo， V，得到不含铬 的轴承钢，如GSiMnMoV，GSiMnMoVRE钢等，其性能和用 途与GCr15钢相近。
化学成分
3 加入硅、锰、钒等进一步提高淬透性。
大型轴承用钢中还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，适量的Si（0.40%-0.60%）还 能明显地提高钢的强度和弹性极限；锰还可和钢中的硫生 成稳定的MnS，硫化物常能包围氧化物，形成以氧化物为核 心的复合夹杂物，减轻氧化物对钢的危害作用。 加入V一部分溶于奥氏体，提高淬透性，另一部分形成 碳化钒VC，提高钢的耐磨性并防止过热。通常无铬钢中都 含有钒。
轴承钢的最终热处理 是淬火+低温回火。 对GCr15钢，淬火加 热温度为830℃-860℃。
温度过高会引起过热，晶粒长大，使钢的韧性和疲劳强度下 降，且易淬裂和变形； 温度过低，则奥氏体中溶解的铬和碳的含量不够，钢淬火后 硬度不足。 马氏体中的碳含量在0.45%-0.5%时，轴承钢既具有高硬度， 又有良好的韧性，还具有最高的接触疲劳寿命。
滚动轴承钢的应用
世界上最大的滚动轴承是海上巨型风机SL5000的发电机底座轴 承，直径有两层楼高，加工精度不超过6微米，相当于头发丝 的二十分之一。
滚动轴承钢的性能
根据轴承的工作条件和失效破坏情况，轴承钢的 性能应满足如下要求： ①高而均匀的硬度与耐磨性 ②高的接触疲劳强度 ③高的弹性极限和一定的韧度 ④尺寸稳定性好 ⑤一定的耐蚀性 ⑥具有良好的冷、热加工性能 对于在特殊条件下工作的轴承，还有其他的特殊要 求，如高温性能，不锈耐蚀性等。
滚动轴承钢的应用
其他类型轴承钢
渗碳轴承钢： 轧钢机械、矿山挖掘机械、建筑机械等一些受
冲击负荷较大的机械使用的轴承，不仅要求其表面硬度高、耐 磨性好，具有较高的接触疲劳强度，还要求心部有一定的韧性、 足够的强度和硬度，可以选用渗碳钢制造。
不锈轴承钢：对于在酸、碱、盐等腐蚀介质中使用的轴承， 要求具有良好的化学稳定性，故而常采用高碳高铬不锈钢 制造，如9Cr18等。
滚动轴承钢的组织
原始组织要求
1 原始组织必须无缩孔，皮下气泡、白点和过烧；
2 严格控制非金属夹杂物；
3 严格控制疏松级别； 4 改善碳化物不均匀性（网状、带状和液析）。
网状碳化物：控制终轧及随后的冷却速度、正火；
带状碳化物：长时间的退火； 液析碳化物：高温扩散退火，一般要在1200～1250℃高温下进行长时间扩 散退火，以改善碳化物偏析。
热处理工艺
球化退火后冷却速度控制：碳化物的形状取决于加热温 度，而碳化物的弥散度取决于冷却速度。冷却速度越大，碳 化物的弥散度也越大，其硬度也越高。 冷却方式有两种： 一种是连续冷 却，按冷却速度 10℃/h 冷 到 600℃ 出炉； 二是在720℃等 温冷却到600℃出 炉。
热处理工艺
2 最终热处理
滚动轴承钢的组织
GCr15钢 淬火回火态 500× （回火隐晶马氏体＋碳化物）
网状碳化物
500×
滚动轴承钢的组织
带状碳化物
500×
碳化物液析迎同学和老师提问
化学成分
2 主加合金元素铬
Cr的作用是提高钢的淬透性和钢的耐腐蚀性能。 钢中部分铬形成的合金渗碳体(Fe,Cr)3C在淬火加热时 溶解较慢，可减少过热倾向，经热处理后可以得到较细的 组织； 碳化物能以细小质点均匀分布于钢基体组织中，既可提 高钢的回火稳定性，又可提高钢的硬度，进而提高钢的耐 磨性和接触疲劳强度。 适宜的铬含量为0.40%-1.65%。 当铬含量高于1.65%以后，则会使残余奥氏体增加，使 钢的硬度和尺寸稳定性降低，同时还会增加碳化物的不均 匀性，降低钢的韧性。
冶金质量要求
纯净+组织均匀
降低S、P含量，减少氧化物、硅酸 盐夹杂物的数量，提高冶金质量。 由于轴承钢的接触疲劳性能对钢材 的微小缺陷十分敏感，所以要求S＜ 0.02%，P≤0.027%，一般采用电渣重 熔、电炉冶炼及真空冶炼等技术以减 少夹杂物数量。 氧化物、硅酸盐夹杂物破坏基体的 连续性，引起应力集中，在热塑变形 中夹杂物的边缘易形成空洞或裂纹。
滚动轴承钢的应用
高温轴承钢：这类钢的成分特点是含有大量的W、Mo、 Cr、V等碳化物形成元素，淬火后可获得高合金化的高 碳马氏体，具有良好的回火稳定性，并在高温回火后产 生二次硬化现象，能在高温下保持高硬度、高耐磨性和 良好的接触疲劳强度。 Cr4Mo4V钢是航空发动机上最
常用的高温轴承钢，这种钢在热处理和性能上具有 高速钢的特点，但含合金元素含量略少，故高温硬 度不如高速钢，但这种钢的加工性能好于高速钢。
滚动轴承钢
（ROLLING BEARING STEEL）
班 级： 金132 制作人：贺银峰 主讲人：钱睿成 杨 洋 审 核： 颜 安 主讲课程
金 属 材 料 学
主要内容
滚动轴承 钢的介绍
滚动轴承 钢的应用
滚动轴承 钢的性能
滚动轴承 钢的组织
滚动轴承 钢的夹杂 物缺陷及 预防
滚动轴承钢的介绍
滚动轴承钢（Rolling Bearing Steel）是用于制造 滚动轴承的滚动体和内外套圈的钢，通常在淬火状态 下使用。滚动轴承在工作中需承受很高的交变载荷， 滚动体与内外圈之间的接触应力大，同时又工作在润 滑剂介质中。因此，滚动轴承钢具有高的抗压强度和 抗疲劳强度，有一定的韧性、塑性、耐磨性和耐蚀性， 钢的内部组织成分均匀，热处理后有良好的尺寸稳定 性。常用的滚动轴承钢是含碳0.95%~1.10%、含铬 0.40%~1.60%的高碳低铬轴承钢，如GCr6、GCr9、 GCr15等。