高碳铬轴承钢退火缺陷组织及评级
《2024年高碳Cr-Si-Mo轴承钢的组织及力学性能》范文
《高碳Cr-Si-Mo轴承钢的组织及力学性能》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，轴承作为机械设备的核心部件，其性能和寿命直接关系到设备的稳定性和可靠性。
高碳Cr-Si-Mo 轴承钢因其优良的硬度、耐磨性及抗疲劳性能在工业领域中广泛应用。
然而，为了进一步优化其性能，了解其微观组织和力学性能之间的关系变得尤为重要。
本文将探讨高碳Cr-Si-Mo轴承钢的组织结构及力学性能，旨在为相关研究提供理论依据。
二、实验材料与方法本实验所采用的高碳Cr-Si-Mo轴承钢来自某知名钢铁企业，其化学成分经过严格把控。
通过金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等设备，对钢材的微观组织进行观察和分析。
同时，利用硬度计、拉伸试验机等设备，对钢材的力学性能进行测试。
三、组织结构分析1. 显微组织观察通过金相显微镜观察，高碳Cr-Si-Mo轴承钢的显微组织主要由高硬度的碳化物、珠光体及基体组织组成。
其中，碳化物的存在有助于提高钢材的硬度和耐磨性。
此外，通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察，可发现钢中存在大量细小的析出物，这些析出物对提高钢材的抗疲劳性能具有重要作用。
2. 晶粒结构分析高碳Cr-Si-Mo轴承钢的晶粒结构较为均匀，晶界清晰可见。
在晶粒内部，存在大量的位错和亚结构，这些结构对钢材的力学性能具有重要影响。
四、力学性能研究1. 硬度测试高碳Cr-Si-Mo轴承钢的硬度较高，这主要得益于其高碳含量和细小的晶粒结构。
在经过适当的热处理后，其硬度可达到较高水平，满足轴承的使用要求。
2. 抗拉强度与延伸率高碳Cr-Si-Mo轴承钢具有较高的抗拉强度，这得益于其均匀的晶粒结构和细小的析出物。
同时，钢材的延伸率也较高，表明其具有良好的塑性和韧性。
3. 耐磨性与抗疲劳性能高碳Cr-Si-Mo轴承钢的耐磨性和抗疲劳性能优异，这主要归功于其高硬度的碳化物和细小析出物的共同作用。
此外，钢材的均匀晶粒结构和较低的内部应力也有助于提高其抗疲劳性能。
JB T1255-2014评级标准
滚动轴承高碳铬轴承钢零件热处理技术条件一、 JB1255——2014第一级别图——退火显微组织1、评级图说明放大倍率：500倍、1000倍腐蚀剂：2％硝酸酒精溶液。
评级原则① 按碳化物的颗粒大小。
② 按碳化物的分布均匀性。
③ 按碳化物的形态（球化程度）。
2、组织特征第1级 放大倍数： 500X第1级 放大倍数： 1000X 1级：细点状+细粒状珠光体+局部细片状珠光体。
组织特征：碳化物粒细小呈点状，分布弥散，局部有细片状。
为不合格组织。
第2级 放大倍数： 500X第2级 放大倍数：1000X 2级：点状珠光体+细粒状珠光体组织。
组织特征：碳化物颗粒细小呈点状和细粒状，园度好，分布均匀。
为优良的合格组织。
第3级 放大倍数： 500X第3级 放大倍数： 1000X 3级：球状珠光体组织。
组织特征：碳化物颗粒大于2级，球化完全，分布均匀，为良好的合格组。
第4级 放大倍数： 500X第4级 放大倍数： 1000X 4级：球状珠光体组织。
组织特征：碳化物颗粒较粗，场均性较差，碳化物分布不均，有的区域密集，有的区域稀少，为合格组织。
上述2、3、4级退火组织属正常工艺情况下形成。
GCr15、ZGCr15钢硬度应在HB179-207范围内，GCr15SiMn、zGCr15SiMn钢硬度应在179-217范围内。
第5级 放大倍数： 500X第5级 放大倍数： 1000X 5级：不均匀的粗粒状珠光体+片状珠光体。
组织特征：碳化物颗粒大小不均，部分区域出现明晰片状珠光体，约占视场总面积的11.8％，为不合格组织。
二、 JB1255——2014第二级别图——淬回火显微组织1、评级图说明放大倍数：500倍、1000倍腐蚀剂：4％硝酸酒精溶液。
2、评级原则① 按马氏体粗细程度和残留奥氏体数量。
② 按残留碳化物数量多少和颗粒大小。
③ 按屈氏体组织的形状、大小和数量。
3、组织特征：第1级 放大倍数： 500X第1级 放大倍数： 1000X1级：隐晶马氏体+较多的残留碳化物+残留奥氏体。
轴承钢的金相组织及检验
轴承钢的金相组织及检验轴承钢的金相组织及检验轴承钢的金相组织及检验轴承钢适合于制造在各种不同环境中工作的各类滚动轴承套圈和滚动体。
轴承除了适应其本身高速、交变的运动特性之外，亦要适应各种不同环境条件特点，例如耐低温、耐高温、耐冲击、防锈、防磁、防辐照、高真空等，这就需要选用具有特殊性能的钢材制造在特定条件下工作的轴承零件。
高碳高铬轴承钢以GCr15、GCr15SiMn钢为代表。
渗碳轴承钢主要有G20CrMo、G20Cr2Ni4、25钢、15Mn钢等。
不锈钢轴承有9Cr18、1Cr18Ni9、1Cr17Ni2和Cr13类型，高温轴承以Cr4Mo4 V、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2为代表。
防磁轴承用25Cr18Nil0W、70Mn18Cr4V2WMoV或铍青铜QBe2. 0。
滚动轴承对轴承钢的性能要求比较高，各类轴承钢对冶金质量的要求比一般工业用钢更严格，质量检测项目比较多。
其中纯洁度和均匀性是各类轴承钢对冶金质量要求的两大基本特征。
轴承钢的纯洁度是指：严格控制杂质和有害成分。
例如硫、磷含量较一般钢材为低；钢中非金属夹杂物必须作为冶金质量控制的重点。
钢中气体含量尽可能低。
轴承钢的均匀性是指：化学成分均匀一致，尽可能降低成分偏析。
尽可能减少钢中碳化物的不均匀性，包括碳化物带状、网状、液析。
大颗粒碳化物是一种脆性相，它的危害性与脆性夹杂物相似，易形成疲劳源，使钢的使用寿命下降。
碳北物的不均匀性会增加钢的局部过热和硬度不均匀性。
所以各类轴承钢标准比其他钢类更强调碳化物的均匀度。
此外，轴承钢材表面不得有裂纹、折叠、拉裂、结痕、夹渣及其他有害的缺陷。
低倍酸蚀检验，不得有缩孔、疏松、白点、气泡、裂纹和粗大的非金属夹杂物。
一、铬轴承钢轴承钢基本成分的质量分数为含碳1.0和含铬0.6％～1.5％。
其中GCr15钢是世界各国广泛采用、用量最大的轴承用钢。
该钢含有少量合金元素，综合性能好，热处理后的组织比较均匀稳定，硬度高且均匀，耐磨性好，接触疲劳强度高，具有良好的尺寸稳定性和抗蚀性。
热处理专科毕业设计GCr15轴承钢球的热处理工艺及缺陷分析
GCr15轴承钢球的热处理工艺及缺陷分析摘要：本论文重点对GCr15轴承钢球热处理工艺的设计进行了讨论，同时对热处理后其可能存在的热处理工艺缺陷进行了分析。
钢球在不同热处理工艺下虽然都能达到其使用要求，但所需的成本却大不相同，因此在满足其使用要求的同时也应该注意生产成本。
热处理常常因操作、原材料等产生缺陷，但只要有正确的热处理工艺并严格按工艺进行加工热处理缺陷也是可以避免的，即使产生了缺陷也可以采取相应的措施及时修复缺陷。
关键词：GCr15 轴承钢球热处理设计热处理工艺热处理缺陷引言滚动轴承是机械工业十分重要的基础标准件之一;滚动轴承依靠元件间的滚动接触来承受载荷，与滑动轴承相比:滚动轴承具有摩擦阻力小、效率高、起动容易、安装与维护简便等优点。
缺点是耐冲击性能较差、高速重载时寿命低、噪声和振动较大。
图 1 轴承及钢球实物图滚动轴承的基本结构（图 1）：内圈、外圈、滚动体和保持架等四部分组成。
常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子。
轴承的内、外圈和滚动体，一般是用轴承钢（如GCr15、GCr15SiMn）制造，热处理后硬度应达到61～65HRC。
当滚动体是圆柱或滚针时，有时为了减小轴承的径向尺寸，可省去内圈、外圈或保持架，这时的轴颈或轴承座要起到内圈或外圈的作用。
为满足使用中的某些需要，有些轴承附加有特殊结构或元件，如外圈带止动环、附加防尘盖等。
滚动轴承钢球的工作条件极为复杂，承受着各类高的交变应力。
在每一瞬间，只有位于轴承水平面直径以下的那几个钢球在承受载荷，而且作用在这些钢球的载荷分布也不均匀。
力的变化由零增加到最大，再由最大减小到零，周而往复得增大和减小。
在运转过程中，钢球除受到外加载荷外，还受到由于离心力所引起的载荷，这个载荷随轴承转速的提高而增加。
滚动体与套圈及保持架之间还有相对滑动，产生相对摩擦。
滚动体和套圈的工作面还受到含有水分或杂质的润滑油的化学侵蚀。
在某些情况下，轴承零件还承受着高温低温和高腐蚀介质的影响。
JBT1255-2014评级标准
JBT1255-2014评级标准滚动轴承⾼碳铬轴承钢零件热处理技术条件⼀、 JB1255——2014第⼀级别图——退⽕显微组织1、评级图说明放⼤倍率：500倍、1000倍腐蚀剂：2％硝酸酒精溶液。
评级原则①按碳化物的颗粒⼤⼩。
②按碳化物的分布均匀性。
③按碳化物的形态（球化程度）。
2、组织特征第1级放⼤倍数： 500X第1级放⼤倍数： 1000X 1级：细点状+细粒状珠光体+局部细⽚状珠光体。
组织特征：碳化物粒细⼩呈点状，分布弥散，局部有细⽚状。
为不合格组织。
第2级放⼤倍数： 500X第2级放⼤倍数：1000X 2级：点状珠光体+细粒状珠光体组织。
组织特征：碳化物颗粒细⼩呈点状和细粒状，园度好，分布均匀。
为优良的合格组织。
第3级放⼤倍数： 500X第3级放⼤倍数： 1000X 3级：球状珠光体组织。
组织特征：碳化物颗粒⼤于2级，球化完全，分布均匀，为良好的合格组。
第4级放⼤倍数： 500X第4级放⼤倍数： 1000X 4级：球状珠光体组织。
组织特征：碳化物颗粒较粗，场均性较差，碳化物分布不均，有的区域密集，有的区域稀少，为合格组织。
上述2、3、4级退⽕组织属正常⼯艺情况下形成。
GCr15、ZGCr15钢硬度应在HB179-207范围内，GCr15SiMn、zGCr15SiMn钢硬度应在179-217范围内。
第5级放⼤倍数： 500X第5级放⼤倍数： 1000X 5级：不均匀的粗粒状珠光体+⽚状珠光体。
组织特征：碳化物颗粒⼤⼩不均，部分区域出现明晰⽚状珠光体，约占视场总⾯积的11.8％，为不合格组织。
⼆、 JB1255——2014第⼆级别图——淬回⽕显微组织1、评级图说明放⼤倍数：500倍、1000倍腐蚀剂：4％硝酸酒精溶液。
2、评级原则①按马⽒体粗细程度和残留奥⽒体数量。
②按残留碳化物数量多少和颗粒⼤⼩。
③按屈⽒体组织的形状、⼤⼩和数量。
3、组织特征：第1级放⼤倍数： 500X第1级放⼤倍数： 1000X1级：隐晶马⽒体+较多的残留碳化物+残留奥⽒体。
轴承钢热处理轴承钢材料检测
轴承钢热处理轴承钢材料检测一、常用轴承材料1、轴承钢的分类1）、铬轴承钢2）、无铬轴承钢3）、渗碳轴承钢4)、不锈轴承钢5)、高温轴承钢6)、防磁轴承钢2、我公司常用材料表1国内外牌号对照表二、轴承钢常用热处理轴承钢热处理轴承钢材料检测，正火是为了消除和改善锻造后的网状碳化物和粗片状珠光体组织。
gcr15的正火温度930-950℃，保温30-60分钟。
2高温扩散退火目的是减小钢材的显微偏析。
gcr15的扩散温度1180-1220℃，保温10小时以上。
3球化退火目的：1）为淬火提供良好的原始组织；2）降低硬度以便于切削加工；3）提高塑性，以便于冷拉等加工。
4去应力退火目的是消除加工应力，减小淬火变形和开裂。
550±10℃保温3-5小时取出空冷或650℃保温3-5小时随炉冷却至550℃后取出空冷。
5再结晶退火目的是消除冷变形引起的晶格扭曲、晶粒破碎或变形，消除冷变形引起的加工硬化和大的内应力。
gcr15的再结晶温度670-720℃，保温2-8小时，具体保温时间视装炉量多少而定。
6淬回火目的是为了提高钢的硬度、强度、耐磨性和接触疲劳强度，并通过以后的回火使钢获得优良的综合机械性能。
gcr15的淬火加热温度820-860℃，保温时间视具体情况而定。
三、高碳铬轴承钢高低倍组织的评定1低倍组织从任意6根圆钢的任意端各取1个试样进行检验。
将试样在温度为65~80℃、50%（质量分数）盐酸（工业用）水溶液中浸蚀25~40分钟，以正确显示钢的低倍组织为准，用目视或不大于10倍放大镜观察，按gb/t18254附录a第1、2和3级别图评定。
中心疏松的评级：主要依据试样中心部位的缺陷大小、数量、聚集程度以及占据的面积。
一般疏松的评级：主要根据试样面上缺陷的大小、数量、所占面积和树枝状晶的粗细程度。
偏析的评级：主要根据试样面上偏析带的组织疏松程度及偏析带的宽度。
经酸浸的试样面上应无缩孔、裂纹、皮下气泡、过烧、白点及有害夹杂物。
8.10轴承钢退火后金相组织等级
8.10轴承钢退火后金相组织等级1. 背景简介轴承钢是一种用于制造轴承零部件的特殊钢材，其材料性能直接关系到轴承的使用寿命和工作效率。
在轴承钢的生产过程中，经常会进行退火工艺来调节其组织结构，以达到提高其材料性能的目的。
而金相显微镜是观察金相组织的一种主要方法，通过对金相组织的等级评定，可以对轴承钢的质量进行客观评价。
2. 金相组织等级的意义金相组织等级是指通过对金相显微镜下观察到的组织形貌和组织大小等进行评定，从而得出的材料组织特征的等级。
金相组织等级的评定可以反映出轴承钢的晶粒度、相的分布和形貌等情况，从而为材料的性能预测和材料制备工艺提供重要参考。
3. 轴承钢退火后金相组织等级的影响因素轴承钢在退火过程中，其金相组织等级受多种因素的影响，主要包括退火温度、保温时间、冷却方式等因素。
合理的退火工艺可以有效地调控金相组织的形成，从而得到理想的金相组织等级。
4. 金相组织等级的评定方法金相组织等级的评定是一个客观而系统的过程，需要以金相显微镜为工具进行组织观察，并根据相应的评定标准进行等级划分。
常用的金相组织等级评定标准包括GB/T 1182-2008《金相组织等级图示法》和ASTM E112《金相组织等级标准规范》等。
5. 实际案例这里给出一个轴承钢退火后金相组织等级的实际案例。
某钢厂生产的GCr15轴承钢在进行退火处理后，经金相显微镜观察得到金相组织等级为1级，晶粒度均匀细小，且相分布均匀。
通过对金相组织等级进行评定，可以明确该批轴承钢材料具有良好的组织结构特征，能够满足轴承制造的要求。
6. 结论退火是轴承钢材料生产中不可或缺的工艺环节，金相组织等级的评定则是对轴承钢材料质量的客观评价。
轴承钢在退火后，通过对其金相组织等级的观察和评定，可以直观地反映出材料的组织结构特征，为轴承质量的控制和材料性能的提升提供重要的依据。
7. 金相组织等级与轴承钢性能的关系金相组织等级与轴承钢材料的性能密切相关。
轴承钢球化退火问题
GCr15球化退火問題轴承钢主要用制造滚动轴承滚珠、滚柱和套圈等,有时也用来制造工具，如冲模、量具、丝锥等。
轴承在工作时承受着高的集中交变载荷，由于滚珠与轴承套圈之间的接触面积小，在高速转动的同时还有滑动，会产生很大的摩擦。
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。
因此轴承钢需具有隐晶回火马氏体+ 细小渗碳体颗粒组织。
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。
经过大量的试验和生产实践证明, 只有当轴承零件的原始组织为细球状珠光体时, 经过淬火加低温回火后, 才能获得隐晶回火马氏体及在其上分布着细小碳化物颗粒的组织, 这种金相组织才使得轴承零件具有高强度和韧性.GCr15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占世界轴承钢生产总量的80%以上。
含碳Wc为1%左右，含铬量Wcr为1.5%左右，从1901年诞生至今110多年，主要成分基本没有改变，现在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，GCr15钢是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。
所以要用球化退火。
将钢按完全退火的加热速度加热到Ac1以上20~30℃的温度（比不完全退火更低一些），保温后，再以每小时20～50℃的速度降至钢的Ac1以下一个温度，并在这个温度下保温一段较长的时间，最后随炉冷到450~500℃左右出炉，再在空气中冷却。
通过这种退火后，珠光体中渗碳体及过剩渗碳体都呈球状分布，故称球化退火。
目前,在工业生产中GCr15 钢多采用等温球化退火处理工艺,它是利用不均匀奥氏体中未溶碳化物或奥氏体中高浓度碳偏聚区的非自发形核的有利作用来加速球化。
对于细珠光体组织,如果加热到A1 温度以上,随后缓冷到A1 以下,那么这种细珠光体组织则往往会被缓冷或保温过程中形成的粗大珠光体组织所替代,其结果反而不利于碳化物的球化[4] ;同时,在保温过程中又不断有渗碳体颗粒按Ostwald 熟化机制长大,使球化的渗碳体变大。
gcr15等级及分类
GCr15钢是高碳铬轴承钢的代表钢种，具有良好的综合性能，如热加工性好，广泛应用于制造内燃机、电机车、机床、拖拉机、轧钢设备、钻探机、铁道车辆以及矿山机械等传动轴上的钢球、滚子和轴套等。
GCr15钢按化学成分可以分为合金钢，按用途可以分为工具钢，按质量可以分为普通钢，合称为合金工具钢。
至于GCr15的等级分类，一般来说，GCr15淬回火马氏体组织根据其组织特征可以分为不同的等级。
具体来说，根据马氏体粗细程度和残余奥氏体数量，以及残留碳化物数量多少和颗粒大小，还有屈氏体组织的形态、大小和数量，GCr15淬回火马氏体组织一般分为3级。
其中，汽车与轴承取3级为合格。
(新)高碳铬轴承钢金相检验图谱标准
放大倍数500倍
1级细点状、细粒、局部片状珠光体
2级点状、细粒状珠光体
3级球状珠光体
4级球状珠光体
5级不均匀球状珠光体
6级不均匀粒状珠光体、片状珠光体
3.2轴承零件淬回火后的技术要求，按表2的规定执行：
淬回火组织技术要求
表2
检查项目
技术要求
范围
GCr15
显维组织
马氏体、屈氏体组织
脱碳层深度
2、3淬回火组织采用4%硝酸酒精溶液侵蚀。评级原则： 、按马氏体粗细程度和残余奥氏体数量； 、按残留碳化物数量的多少和颗粒大小； 、按屈氏体组织形态、大小、数量。按第二、三级别图分析评定。
2、4调质组织采用4%硝酸酒精溶液侵蚀。评级原则：索氏体粗细程度、碳化物颗粒大小及均匀性，按第四级别图分析评定。轴承成品不允许 Nhomakorabea脱碳和软点
判定准则
零件材料
零件尺寸
合格组织级别
有效壁厚mm
马氏体
屈氏体
超过
到
距工作表面3mm以内
距工作表面3mm以外
GCr15
微型轴承d（公称内径）≤10
1-3
不允许
10
12
1-4
1-2
12
15
1-2
不予控制
15
25
1-5
GCr15SiMn
10
30
1-2
30
-
1-5
第二级别图淬回火组织
放大倍数500倍
1级隐晶马氏体+较多残留碳化物+少量残余奥氏体
2级隐晶马氏体+细小结晶马氏体+适量残留碳化物+残余奥氏体
3级细小结晶马氏体+隐晶马氏体+残留碳化物+残余奥氏体
GCr15轴承钢制轴承零件球化退火组织缺陷分析
GCr15轴承钢制轴承零件球化退火组织缺陷分析高碳铬轴承钢是制造滚动轴承零件(套圈和滚动体)的主要钢种，其中以GCr15钢用量最大。
轴承套圈绝大部分是由轴承钢棒料锻成轴承套圈锻件毛坯。
其锻造始锻温度1100℃左右，终锻温度850℃左右，锻后的硬度较高，一般为255~340HBW，组织为片状珠光体组织(见图1)，不容易切削。
图1 锻造毛坯未球化退火片状组织(500×)为了给最终淬回火处理准备良好的原始组织，同时能得到优越的加工性能，必须经过球化退火，获得均匀分布的细粒状珠光体组织。
把硬度控制在170~220HBW最有利于切削加工。
高碳铬轴承钢零件球化退火后的显微组织为细小、均匀分布的球化组织(见图2)，应符合《JB/T1255-2014 滚动轴承高碳铬轴承钢零件热处理技术条件》标准第一级别图中第2~4级，允许有点状的球化组织存在，不允许有第1级和第5级的组织存在。
图2 正常球化退火后的球化组织(1000×)通常在实际生产过程中，由于受工件大小、装炉方法、装炉数量、球化加热温度高低以及退火前原始组织不均匀性等因素的影响，会使球化退火后组织产生过热(粗片状珠光体)、欠热(细片状珠光体)、不均匀粗粒状珠光体等不合格组织出现，严重影响后工序加工质量，甚至会产生废品，导致产品批量报废。
因此，对退火缺陷组织进行原因分析，并采取有效纠正预防措施是很有必要的。
1.粗片状珠光体(退火过热金相显微组织)图3所示球化组织为退火过热金相显微组织，其特征是金相显微组织中出现大小分布不均的粒状珠光体和部分粗片状珠光体。
图3 片状珠光体组织(1000×)产生上述金相显微组织的原因:由于球化退火加热温度过高或在偏高温度下长时间保温;装炉量过多，炉内均温性差;原材料碳化物不均匀性严重(如碳化物带状严重)，在碳化物数量少的区域对过热更为敏感。
在正常工艺下仍有部分工件或工件局部加热温度过高或保温时间长，容易引起局部过热，形成粗片状珠光体组织。
轴承零件热处理的常见缺陷
成表面脱碳。
表面脱碳层的深度超过最后加工的留量就会使零件报废。
表面脱碳层深度的测定在金相检验中可用金相法和显微硬度法。
以表面层显微硬度分布曲线测量法为准，可做仲裁判据。
6.软点由于加热不足，冷却不良，淬火操作不当等原因造成的轴承零件表面局部硬度不够的现象称为淬火软点。
它象表面脱碳一样可以造成表面耐磨性和疲劳强度的严重下降。
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选择制造滚动轴承的材料是否合适，对其使用性能和寿命将有很大影响。
而选择材料的基本方法是根据轴承的破坏（失效）形式来决定的。
一般情况下，滚动轴承的主要破坏形式是在交变应力作用下的疲劳剥落，以及由于摩擦磨损而使轴承的精度丧失，此外，还有裂纹、压坑、锈蚀等原因造成轴承的非正常破坏。
因此，总体而言，滚动轴承应具有高的抗塑性变形能力，少的摩擦磨损，良好的旋转精度，高的尺寸精度，良好的尺寸稳定性，以及长的接触疲劳寿命。
而且其中很多性能是由材料和热处理工艺所共同决定的。
因而要求制造滚动轴承的材料经过后工序的一定热处理后具备以下的性能。
1.1.1高的接触疲劳性能滚动轴承运转时，滚动体在轴承内、外圈的滚道间滚动时，其接触部分承受周期性交变负荷，多者每分钟达数万次或数十万次。
在周期性交变应力的反复作用下，接触表面出现疲劳剥落。
轴承钢的质量要求及其缺陷
轴承钢的质量要求及其缺陷中国冶金报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反派人物技术。
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，如何使碳化物分布的均匀、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。
高碳铬轴承钢的热处理
高碳铬轴承钢的热处理展开全文轴承钢零件一般要经过球化退火作为预先热处理，淬火和低温回火作为最终热处理。
1，球化退火轴承钢进货前，成分、低倍、非金属夹杂物、网状碳化物、带状碳化物、液析碳化物的检验应属进货检验环节，各项指标检验合格后，才可以进行后续加工。
轴承钢经过正常的工艺规范进行热变形后，得到的是细片状珠光体，硬度较高，难于加工。
故需要进行球化退火，以降低硬度，改善切削加工性能。
这一环节还有一个最重要目的就是要得到均匀的细粒状球化珠光体，这是为最终热处理做好组织准备的重要环节。
球化退火工艺如图6所示。
GCr15的退火加热温度范围是770-810℃，790℃被认为是比较适宜温度。
如果加热温度过高，奥氏体中未溶碳化物量过少，奥氏体成分被均匀化，冷却后得到是粗片状珠光体或有大块聚积碳化物，这是不合格的过热组织。
如果加热不足，片状珠光体溶解不充分，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，这是加热不足组织，硬度也偏高。
保温时间的作用是使毛坯热透并完成所必须的相变过。
适当延长保温时间，可降低网状碳化物级别。
保温30-40分钟，可使＜3.5级的网状基本球化。
因此，从内部组织转变出发，保温1小时就足够了，当然，实际生产中须根据装炉情况具体确定保温时间，以最后到温的工件保温足够为准。
图6 GCr15球化退火工艺a)连续冷却球化退火 b)等温球化退火碳化物的形状取决于加热温度，碳化物的弥散度，取决于冷却速度。
冷却速度大，碳化物的弥散度高，硬度也高。
冷却速度对球化退火的合格率有很大影响，生产上一般控制在10-30℃范围内，炉内冷到650℃时，可以出炉空冷。
等温球化退火可以缩短工艺时间。
加热至790℃保温一定时间后，加快冷却至720℃等温3-4小时。
装炉状况不同，等温时间以最后到温工件保温足1小时即可。
等温球化退火使球化转变在很窄的温度范围内进行，可以得到均匀细小的球化组织。
等温温度降低，硬度提高，提高等温温度，虽可降低硬度，但等温时间需相应延长，生产上很少采用。
高碳铬轴承钢球化退火组织评级图
放大倍数：500×
第4级
放大倍数：1000×
放大倍数：500×
第5级
放大倍数：1000×
放大倍数：500×
第6级
放大倍数：1000×
本评级图谱根据 GB/T 18254-2002 编辑而成，检验本公司球化退火组织时使用本图谱进行评级。
评级图谱为圆形，直径为 80mm。
球化组织的级别主要根据球状碳化物的大小、均匀程度以及片状碳化物的粗细、长短、数量来综合
不均匀粒状珠光体
6
体，约占视场总面积的 11.8%。此为过热组 不合格
和片状珠光体
织。
3.36～4.90
介于两个级别之间时可评半级，如 1.5 级、2.5 级等。
建议：细片状珠光体数量多于 10%时可评为＜1 级，粗片状珠光体数量多于 15%时可评为＞6 级。
碳化物颗粒球化完全，分布较均匀，粒度大
3
球状珠光体
良好
2.70～3.0
于 2 级。球化较好。
碳化物颗粒较粗，分布不均，有的
3.23～3.60
有的密集。
碳化物颗粒不均，圆度差，有角状和条状的，
5 不均匀粒状珠光体
不合格
分布不均。球化不好。
3.63～4.63
碳化物颗粒不均，部分区域出现粗片状珠光
级别相组成组织特征评级结果碳化物颗粒尺寸m1细点状和细粒状及局部细片状珠光体碳化物颗粒呈细粒状或点分布弥散局部细片状约占视场总面积的379
高碳铬轴承钢球化退火组织评级图
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第1级
放大倍数：1000×
放大倍数：500×
第2级
放大倍数：1000×
放大倍数：500×
第3级
放大倍数：1000×
轴承零件热处理后的技术要求
50
0.12
120
180
0.10
50
80
0.14
180
250
0.12
—
—
—
250
—
0.20
—
—
—
1）公称直径指公称内径或公称外径。
轴承外圈淬、回火后允许的直径变动量（企业标准）
公称外径
2、3、4直径系列
1、0、9、8直径系列
00、10、09、08、28、38
尺寸系列
超过
到
VDPmax
—
50
0.10
mm
微型轴承零件
成品尺寸
超过
—
100
400—22—到100400
—
22
—
硬度差max
1
2
3
1
2
不检查
轴承零件马氏体淬回火后的组织
公差等级
零件
材料
成品尺寸
组织级别
套圈有效壁厚
mm
钢球直径
mm
滚子有效直径
mm
马氏体
屈氏体
超过
到
超过
到
超过
到
距工作面3mm以内
距工作面3mm以外
所有公差等级
GCr15
微型轴承
1~3级
不允许
P0
P6
P6x
P5
GCr15
—
12
—
25.4
—
12
1~5级
1~2级
12
15
25.4
50
12
26
1~2级
不予控制
15
—
50
—
26
GCr15金相评级
GCr15淬回火马氏体金相评级一．评级原则：１，按马氏体粗细程度和残余奥氏体数量．２，按残留碳化物数量多少和颗粒大小．３，按屈氏体组织的形态，大小和数量４，GCr15淬回火马氏体组织一般分为５级，汽车与轴承取１－３级为合格．．二．组织特征Ａ：淬回火马氏体组织１级：隐晶马氏体＋较多的残留碳体物＋少量残留奥氏体．组织特征：基体组织细而均匀，残留碳化物多而颗粒较粗，残留奥氏体光镜下看不到，轻腐蚀后有时会出现小块状屈氏体．２级：隐晶马氏体＋细小结晶马氏体＋适量的残留碳化物＋残留奥氏体组织特征：以隐晶马氏体为主，残留碳化物沿晶界不断溶解，并出现布纹状细结晶马氏体，白色区增多，残留奥氏体显示不明显．３级：细小结晶马氏体＋隐晶马氏体＋少量细小针状马氏体＋较多残留碳化物＋较少残留奥氏体．组织特征：基体组织黑白差明显，白色区组织为布纹状且局部出现细小针状马氏体，但针状马氏体在５００倍显微镜下显示模糊不清，残留碳化物少于２级．４级，细小结晶马氏体＋隐晶马氏体＋少量细小针状马氏体＋较多残留碳化物＋较多残留奥氏体组织特征：基体组织较粗，黑白差大，白色区出现细小针，马氏体细小针间出现残留奥氏体墙，残留碳化物减少，颗粒细，局部碳化物已全部溶解．５级：细小结晶马氏体＋少量隐晶马氏体＋局部小针状马氏体＋少量残留碳化物＋较多残留奥氏体组织特征：基体组织粗，黑白增大，白区增多，局部区域有明显的细小针状马氏体，细小针状马氏体间有残留奥氏体显示(零件回火后更明显)，残留碳化物少颗粒更细或碳化物颗粒大小和分布均匀性很差，局部碳化物已全部溶解．GCr15退火金相评级一，评级原则１，Ｋ颗粒的大小２，Ｋ的分布均匀性３，Ｋ的形态或球化程度４，２－４级为合格,1级欠热，５级粗大碳化物颗粒，６级过热二：组织特征１级：细点状＋细粒状珠光体＋局部细片状珠光体组织特征：碳化物颗粒细小呈点状和细粒状，分布弥散，局部有细片状，为不合格组织，形成原因是加热不足，部分锻造组织被保留下来．２级：点状珠光体＋细粒状珠光体组织组织特征：碳化物颗粒细小呈点状和颗粒状，圆度好，分布均匀，为优良的合格组织．３级：球状珠光体组织组织特征：碳化物颗粒大于２级，球化完全，分布较均匀，为良好的合格组织．４级：球状珠光体组织组织特征：碳化物颗粒较粗，均匀性较差，碳化物分布不均，有的区域密集，有的区域稀少，为合格组织．５级：不均匀粒状珠光体组织特征：碳化物颗粒大小不均，圆度差，有角状和条状碳化物，碳化物分布不均，有的区域密集，有的区域稀少，为不合格组织．该组织的形成，除原始组织粗大不均匀外，还与加热温度过高，冷却过缓或重复多次退火有关．６级：不均匀的粗粒状珠光体＋片状珠光体组织特征：碳化物颗粒大小不均，部分区域出现明晰片状珠光体，约占视场总面积的１１.８％，为不合格组织．加热温度过高，原始组织粗大，冷却过缓，且过早出炉后冷却过快．GCr15淬回火屈氏体组织评级１级；隐晶马氏体＋少量块状和针状屈氏体＋较多的残留碳化物＋残留奥氏体．组织特征：马氏体基体组织细，残留碳化物多，经轻腐蚀屈氏体呈黑色，屈氏体块常伴有较粗的碳化物颗粒或夹杂物．淬回火后硬度≥61HRC。
铬轴承钢轴承零件退火、淬回火组织评级
铬轴承钢轴承零件退火、淬回火组织评级说明（JB1255-1991、JB1255-2001评级依据）1.关于退火组织的评级依据和说明，在JB1255-1991的起草宣贯材料之二中，对第一级别图-退火组织，有详细的评级说明、评级原则和组织特征，具体内容如下：1.1评级图说明：该评级图采用JB1255-2001标准中第一级别图评定。
视场直径：78mm，放大倍率：500倍。
腐蚀剂：2%硝酸酒精溶液。
1.2评级原则：理想的退火组织是铁素体基体上均匀分布着细小的球状或粒状碳化物。
①碳化物的颗粒大小；②碳化物的分布均匀性；③碳化物的形态（球化程度）。
说明：1）细小的粒状或点状珠光体有利于淬火后获得含量均匀分布的马氏体。
单碳化物过细往往伴随着高的硬度，不利于随后的切削加工，且淬火加热工艺要求严格；碳化物颗粒过粗，硬度过低，同样不利于切削加工，且由于碳化物间距增大，使随后的淬火组织碳浓度分布不均匀，影响使用性能。
2）碳化物分布的均匀性直接影响淬火后能否得到均匀的马氏体，碳化物分布过度不均，除退火硬度不均匀而影响切削性能外，还影响淬火后马氏体的含量及尺寸不均，甚至产生局部过热组织。
1.3组织特征：1级：细点状+细粒状珠光体+局部细片状珠光体组织特征：碳化物颗粒细小呈点状和细粒状，分布弥散，局部有细片状，为不合格组织。
形成原因是加热不足，部分锻造组织被保留下来。
2级：点状珠光体+细粒状珠光体组织特征：碳化物颗粒细小呈点状和细点状，圆度好，分布较均匀，为优良的合格组织。
3级：球状珠光体组织组织特征：碳化物颗粒大于2级，球化完全，分布较均匀，为良好的合格组织4级：球状珠光体组织组织特征：碳化物颗粒较粗，均匀性较差，碳化物分布不均，有的区域密集，有的区域稀少，为合格组织。
上述2、3、4级退火组织均属正常工艺形成。
GCr15，ZGCr15钢的硬度应在HB179～207范围内，GCrSiMn，ZGCr15SiMn钢硬度应在HB179～217范围内。
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！ 量
二 ！
轴承
２ １年 １期 ０１ ２
ＣＮ４１ —１１ ／ＴＨ Ｂ ａ ｎ ０１ ， ｏ １ ４８ ｅ ｒ ｇ２ １ Ｎ ． ２ ｉ
高碳铬轴承钢退火缺陷组织及评 级
梁华
（ 阳轴研科技股份有 限公 司 金属材料开发部 ， 洛 河南 洛 阳 ４ １３ ） ７０ ９
摘要 ： 在充分理解和领会标准评定原则的基础上 ， 结合实 际工作经验 ， 对因原材料 、 热处理 工艺及生 产设 备等 因
法 进 行 评 定 。 大 倍 数 为５ ０ ， 蚀 剂 为２ 放 ０倍 浸 ％硝
理工艺来保证。钢材的原始组织对其热处理效果 有直接 的影 响， 例如钢材及 其半成品的球 化退火
组 织状 态就 直接影 响 到其 加 工性 能 和 以后 的热 处 理 效果 。所 以在 钢 材 及 其 半 成 品 的验 收 中 ， 火 退 组 织检 验是 十分 重要 的 。 高碳 铬 轴 承 钢 的 球 化 退 火 组 织 检 验 是 考 核
素造成的退火缺陷组织的检验及评 级问题 进行 了深 入的探讨 ， 并对长期 以来极 容易 引起 争议 的退火 缺陷组织 的识别及 级别评定 提出了建议 。 关键词 ： 滚动轴承 ； 高碳 铬轴 承钢 ； 退火组织 ； 陷 ； 缺 评级
中图分类号 ：Ｈ１３３ ； Ｇ ５ ． Ｔ ３ ．３ Ｔ １６ ２ 文献标志码 ： Ｂ 文章编 号 ：００— ７ ２ ２ １ ） ２— ０ ８ ０ １０ ３ ６ （ ０ １ １ ０ ２ — ５
对球 化组织 的特征及其 评级 问题存 在不 同的看 法 ¨ 。下文在充分理解 和领会标 准评定原则 的 基础上对 因原材 料 、 艺及 生产 设备 等 因素 造 工 成 的缺 陷组 织 的检 验 及 评 级 问题 进 行 了深 入 的
探讨 。
收 稿 日期 ：０ １ ０ ２ ２ １ — ６— ２
Ｄｅ ｅ ｔ ｅ Ａｎ ｅ ｌ ｇ Ｍ ｉｒ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ Ｉｓ Ｇｒ ｄ ｎ ｏ ｇ —ｃ ｒ ｏ ｆ ｃ ｉ ｎ ａｉ ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｎ ｔ ａ ｉ ｇ ｆ ｒ Ｈｉｈ － ａ ｂ ｎ ｖ ｎ Ｃｈ ｏ ｕ Ｂｅ ｒｎ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｍ ａ ｉ ｇ Ｓ ｅ ｌ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ａ ｅ ｎ ｕ ｄ ｒ ｔｎ ｉｇ ｓ ｎ ａ ｄ ｇ ａ ｉ ｇ ｒ ｌｓ ｉｃ ｒ ｏ ａｉ ｇ ｗｉ ｒ ｃ ｉａ ｘ ｅ ｅ ｃ ，ｔ ｅ ｉ ｓ ｅ ｔａ ｄ ｓ ｒ ｃ ：Ｂ ｓ ｄ ｏ ｎ ｅ ｓ ｄ ｎ ｔ ｄ ｒ ｒ ｄ ｎ ｕ ｅ ， ｎ ｏｐ ｒ ｔ ｔ ｐ ａ ｔ ｌ ｅ ｐ ｒ ｎ ｅ ｈ ｎ ｐ ｃ ｎ ａ ａ ｎ ｈ ｃ ｉ
高碳铬轴承钢具有 良好的加工工艺性能和综
合 力学 性能 ， 其 良好 性 能 必 须 通 过 合 理 的 热 处 但
１ 退 火组 织 的评 级 原 则
高碳铬轴承钢 的退火组织应 为细小 、 均匀及 完全球化的珠光体组织（ １ ， 图 ）其评级标准按 Ｊ／ Ｂ Ｔ１５ －２０ 《 ５ ０ １ 高碳铬轴 承钢 滚动轴承零件热 ２ 处理技术条件》 １ 第 级别图和 Ｇ ／ ８５ －２０ Ｂ Ｔ１２４ ０２ 《 高碳铬轴承钢》 ６ 第 级别 图， 采用标 准图片对 比
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｌ ｎ ｅ ｒｎ ； ｉｈ ｃ ｂ ｎ ｃ ｒｍｉ ｍ ｅ ｒ ｇ ｓ ｅ ；ａ ｎ ａ ｉ ｇ ｍｉｒ ｓｒ ｃｕ ｅ ｅｅ ｔ ｒａ ｉｇ ｙ ｗｏ ｄ ：ｒ ｌ ｇ ｂ ａ ｇ ｈｇ ａ ｏ ｈ ｉ ｉ ｒ ｏ ｕ ｂ ａ ｎ ｔ ｌ ｎ ｅ ｌ ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ；ｄ ｆ ｃ ；ｇ ｄ ｎ ｉ ｅ ｎ
图 Ｉ 细小均匀和完全球化 的珠 光体组织（ ３级 ）
梁华 ： 高碳 铬轴承钢退火缺陷组织及评级
・ ９・ ２
酸酒精溶液 。评级 的原则 ： １ 碳化物颗 粒的大 （）
小 ；２ 碳 化物 分 布 的 均 匀 性 ；３） 化 物 的 球 化 （） （ 碳 程 度 。各评 级 组 织 的特 征 见表 １ 其 中第 ２～ ， ４级
Ｌ ＡＮＧ ａ Ｉ ＨＨ
（ ｔ ｔｒ ｌ ｅｅ ｐ ｅｔ ｅ ａｔｅｔ ｕｙｎ ｅｒ ｇＳ ｉ ｃ Ｔ ｃ ｎｌ ｙＣ ． ｔ．Ｌ ｏａｇ４ １３ ，ｈｎ ） Ｍｅ ｌ ｅｉ ｖｌ ｍ ｎ Ｄ ｐｒ ｎ，Ｌ ｏａ ｇＢ ａ ｎ ｃ ｎｅ＆ ｅｈ ｏ ｇ ｏ ，Ｌｄ ，ｕｙｎ ７ ０ ９ Ｃ ｉａ ａ Ｍａ ａ Ｄ ｏ ｍ ｉ ｅ ｏ
原材料及 半成 品生 产质 量 的一个 重要 指标 ， 其
球 化 组 织 级 别 的 评 定 ， 影 响 着 球 化 组 织 的 合 既
格率 ， 也决定 着 能否 为不合 格 产 品提供 可靠 的
返修依 据。 由于各 生产厂家及用户 对标 准图片 的理解不 同 ， 以及退火 工艺 和生产设备 的差别 ，