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国内轴承钢材料的分类与发展

时间:2021-07-10 浏览:780次

轴承用钢是所有合金钢中质量要求检验严格、项目繁多的钢种之一。世界上公认为轴承钢的制造水平标志着一个国家的冶金水准。随着科学技术的日益发展,轴承钢的性能在不断改进,人们对轴承钢的使用条件及要求日益严格,也更为苛刻。根据轴承的性能特点不同,所使用用途和工作环境也不同,因此,除了大量生产的高碳铬轴承钢外,还研发了渗碳轴承钢、中碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢以及氮碳共渗和纯净钢等系列钢种。

高碳铬轴承钢是轴承钢中具代表的钢种,各国对之都有专用的技术标准。

例如, 纳入国际标准ISO/FDIS683-17中,高碳铬轴承钢的钢种有: 100Cr6、100CrMnSi4-1、100CrMnSi6-4、100CrMnSi6-6、100CrMo7、100CrMo7-3、100CrMo7-4、100CrMnMoSi8-4-6。

美国材料标准ASTM A295高碳铬轴承钢中,包括:52100、5195、UNSK19526、1070M、5160。此外,美国对高淬透性的高碳铬轴承钢,另有专用标准 ASTM A485,其包括的钢种有: Grade1~Grade4、100CrMnSi4-4、100CrMnSi6-4、100CrMnSi6-6、100CrMo7、100CrMo7-3、100CrMo7-4、100CrMnMoSi8-4-6。

中国钢材标准中的高碳铬轴承钢(GB/T18254-2002)中包括的钢种有: GCr15、GCr15SiMn、GCr4、GCr15SiMo、GCr18Mo。

渗碳轴承钢的表面经渗碳处理后具有高硬度和高耐磨性,而心部仍有良好的韧性,能承受较大的冲击。这类钢的高温度一般在200℃以下。这类钢的产量,在中国约占轴承钢总产量的3%,而在美国占到30%左右。ISO/FDIS683-17中的渗碳轴承钢钢种有20Cr3、20Cr4、20MnCr4-2、17MnCr5、19MnCr5、15CrMo4、20CrMo4、20MnCrMo4-2、20NiCrMo2、20NiCrMo7、18CrNiMo7-6、16NiCrMo16-5。渗碳轴承钢标准GB/T3203-82中的钢种有: G20CrMo、G20CrNiMo、G20CrNi2Mo、G20Cr2Ni4、G10CrNi3Mo、G20Cr2Mn2Mo。G20CrMo钢经渗碳、淬回火后,表层具有较高硬度和耐磨性,达到轴承材料基本要求。心部硬度较抵,有较好的韧性,适用于制作耐受冲击负荷的零部件,另外还具有较高的耐热性。它的性能与美国4118H的性能相近似。G20CrNiMo钢经渗碳或碳氮共渗后,具有明显优于GCr15钢的接触疲劳寿命,其表面耐磨性与GCr15钢相近,心部有足够的韧性。该钢种还具有良好的淬透性,是制作耐冲击负荷轴承的良好钢种,它的性能与美国8620H的相近。G20CrNi2Mo钢具有中等表面硬化性,它比G20CrNiMo钢更具良好的淬透性和综合力学性能。适用于制作铁路火车滚动轴承的套圈,还可制作汽车的齿轮。它的性能与美国的4320H相近。G20Cr2Ni4钢渗碳后表面具有相当高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度,同时具有良好心部韧性,能耐强烈的冲击负荷。但在使用中对白点形成敏感,易出现回火脆性。适合制作耐冲击负荷的大型轴承。G10CrNi3Mo是一种合金含量相对高的、高淬透性的表面渗碳钢。因其含碳量较低,心部硬度不高于32~38HRC,它的性能与美国的9310H相近。

G20Cr2Mn2Mo钢的强度、塑性、韧性及工艺性能与G20Cr2Ni4钢的性能相似,其渗碳速度快,易达饱,而且渗碳表面易形成粗大粒碳化物,主要用于制造工作在高冲击负荷下的特大型和大中型轴承。

为适应化工、石油、造船、食品工业等的需要而研发的不锈轴承钢, 主要用于制造工作在腐蚀环境下的轴承及某些零部件,也可用于制造仪器、仪表用的低摩擦、低扭矩微型精密轴承。不锈轴承钢主要有:中、高碳马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢等。为满足轴承的硬度要求,多采用马氏体不锈钢。

ISO/FDIS683-17中的不锈轴承钢的钢种有: X47Cr14、X65Cr14、X108CrMo17 (相当于ASTM440C)、X90CrMoV18-1。美国标准ASTM A756中的不锈轴承钢有:440C和440CMOD。中国的不锈轴承钢GB3086标准中的钢种为9Cr18 (相当ASTM440C)和9Cr18Mo。

随着航空、航天工业的迅猛发展,用于喷气发动机、燃汽轮机和宇航飞行器的轴承制造要求越来越高,轴承的工作温度日渐攀高,甚至高于300℃。这样,适于需求的高温轴承钢应运而生。这些高温轴承钢的特点有:较高的高温硬度(大于50HRC)和尺寸稳定性、耐高温氧化性、低的热膨胀性和高的抗蠕变强度,其中前两项为选择高温轴承钢材料的主要指标。高温轴承钢分为:高温不锈轴承钢、高温高速工具钢和高温渗碳轴承钢。ISO/FDIS683-17中入标的高温轴承钢的钢种有:80MoCrV42-16、X82WmoCrV6-5-4、X75WCrV18-4-1。美国的高速工具钢ASTM A600(1999) 标准中的T1、M2、M50等钢种可作为高温轴承钢使用。中国的高温轴承钢标准GB3086中的钢种为: 8Cr4Mo4V和10Cr14Mo4。8Cr4Mo4V是一种含鉬(Mo)的高温不锈钢, 相当于ASTMA600标准中M50钢, M50钢也是各国广泛使用的一种高温轴承钢,具有良好的高温硬度和高温尺寸稳定性,并且有抗高温接触疲劳性能,用以制造工作温度在315℃以下使用的轴承,这些轴承主要用于飞机、舰艇发动机,还用于冶金、化工和原子能工业中高温设备。10Cr14Mo4钢是9Cr18Mo的改进钢种,其增加了Mo含量,而,减少了Cr含量,使其高温硬度和耐磨性均提高,使用温度可达480℃。中国的高温轴承钢系中的高速工具钢的钢种有Cr4Mo4V和W18Cr4V。前者相当于美国的M50,因综合性能优良,合金元素含量低而广泛使用,它在耐磨性、高温硬度和抗氧化性等方面与10Cr14Mo4相当,作为中级高温轴承钢材可用于制造工作在315℃以下使用的轴承,后者相当于ASTMA600中的T1,适用于工作在更高温度和更高温硬度条件下的轴承。

 


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