軸承鋼牌號(hào)、化學(xué)成分及標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

調(diào)研告內(nèi)容1、概述（研究目的與意義）2、該產(chǎn)品研究國(guó)內(nèi)外研究與發(fā)展現(xiàn)狀(發(fā)展過(guò)程、現(xiàn)狀及發(fā)展前景3、技術(shù)、市場(chǎng)分析（重點(diǎn)介紹）3.1國(guó)內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀（包括主要生產(chǎn)廠家、各廠家生產(chǎn)該產(chǎn)品采用的生產(chǎn)工藝流程、生產(chǎn)設(shè)備、關(guān)鍵技術(shù)、生產(chǎn)規(guī)格、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)條件、產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量狀況、現(xiàn)有及潛在用戶、市場(chǎng)占有情況等）（重點(diǎn)介紹）3.2市場(chǎng)分析（包括現(xiàn)有和潛在市場(chǎng)容量、產(chǎn)品規(guī)格、售價(jià)、利潤(rùn)情況、主要品種、主要目標(biāo)用戶及加工工藝、技術(shù)質(zhì)量要求等）（重點(diǎn)介紹）4、可行性分析萊鋼開(kāi)發(fā)生產(chǎn)該產(chǎn)品的必要性和可行性分析（主要分析萊鋼現(xiàn)有裝備和工藝條件是否滿足、產(chǎn)品利潤(rùn)預(yù)測(cè)等）5、其它：特殊要求品種需要介紹一下鋼種定義、性能特點(diǎn)、主要用途、用戶個(gè)性化要求等）1、概述（研究目的與意義）

作為合金鋼的一種,軸承鋼包括高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高溫軸承鋼、不銹軸承鋼及特殊工況條件下應(yīng)用的特殊軸承鋼。目前我國(guó)軸承鋼總產(chǎn)量已達(dá)220萬(wàn)t左右,其中高碳鉻軸承鋼約占軸承鋼總產(chǎn)量的以上。軸承鋼是所有合金鋼中質(zhì)量要求最嚴(yán)格、檢驗(yàn)項(xiàng)目最多、生產(chǎn)難度最大的鋼種之一，主要用于制造滾動(dòng)軸承。世界公認(rèn)軸承鋼的生產(chǎn)水平是一個(gè)國(guó)家冶金水平的標(biāo)志。對(duì)于一個(gè)企業(yè)來(lái)說(shuō)，軸承鋼的生產(chǎn)水平也是一個(gè)企業(yè)冶金水平的標(biāo)志，縱觀國(guó)際及國(guó)內(nèi)的知名特鋼生產(chǎn)企業(yè)，無(wú)一不將軸承鋼特別是高標(biāo)準(zhǔn)軸承鋼作為其產(chǎn)品調(diào)整、發(fā)展戰(zhàn)略的一個(gè)重要目標(biāo)。我國(guó)的一些知名特鋼生產(chǎn)企業(yè)如:澄特鋼、東北特鋼、上海寶鋼特鋼生產(chǎn)的軸承鋼具有品質(zhì)高（通過(guò)國(guó)際知名軸承公司、FAG、Timken認(rèn)證），產(chǎn)量大（年產(chǎn)量基本維持在30-50萬(wàn)噸的水平）等特點(diǎn)。萊鋼特鋼作為一個(gè)老牌特鋼生產(chǎn)企業(yè)，目前軸承鋼生產(chǎn)只能按國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，檔次低、品種單一、產(chǎn)量低（年產(chǎn)量在1噸左右），與國(guó)際、國(guó)內(nèi)的知名特鋼生產(chǎn)企業(yè)相比差距明顯。根據(jù)現(xiàn)有裝備和生產(chǎn)水平，開(kāi)發(fā)高品質(zhì)軸承鋼，并適當(dāng)擴(kuò)大產(chǎn)量不僅對(duì)于進(jìn)一步調(diào)整、優(yōu)化企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高萊鋼特鋼產(chǎn)品的附加值及經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力具有重要意義，而且有利于提升企業(yè)的知名度。2、軸承鋼研究國(guó)內(nèi)外研究與發(fā)展現(xiàn)狀(發(fā)展過(guò)程、現(xiàn)狀及發(fā)展前景2.1國(guó)內(nèi)外軸承鋼鋼種系列發(fā)展?fàn)顩r軸承用鋼的質(zhì)量是所有合金鋼中要求最嚴(yán)格、檢驗(yàn)項(xiàng)目最多的鋼種。世界公認(rèn)軸承鋼的水平是一個(gè)國(guó)家冶金水平的標(biāo)志。隨著科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，軸承鋼使用條件日益惡劣，對(duì)軸承提出了非?？量痰囊?。由于軸承的工作環(huán)境、使用條件不同,除了大量生產(chǎn)高碳鉻軸承鋼外,還發(fā)展了滲碳軸承鋼、中碳軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼等系列鋼種。高碳鉻軸承鋼是軸承鋼的代表鋼種,各國(guó)對(duì)之都有專用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。例如ISO/FDIS683-17中納標(biāo)的高碳鉻軸承鋼鋼種有100Cr6、100CrMnSi4-1、100CrMnSi6-4、100CrMnSi6-6、100CrMo7、100CrMo7-3、100CrMo7-4

100CrMnMoSi8-4-6。美國(guó)的ASTMA295的高碳鉻軸承鋼包括:52100、5195UNSK19526、1070M、5160。此外,美國(guó)對(duì)高淬透性的高碳鉻軸承鋼有專用標(biāo)準(zhǔn)ASTMA485,其包括的鋼種有:Grade1~Grade4、100CrMnSi4-4、100CrMnSi6-4、100CrMnSi6-6、100CrMo7、100CrMo7-3、100CrMo7-4、100CrMnMoSi8-4-6中國(guó)的高碳鉻軸承鋼(GB/T18254-2002)包括的鋼種有GCr15、GCr15SiMn、GCr4、GCr15SiMo、GCr18Mo。滲碳軸承鋼的表面經(jīng)滲碳處理后具有高硬度和高耐磨性而心部仍有良好的韌性,能承擔(dān)較大的沖擊。這類鋼的最高使用溫度也一般在℃以下。這類鋼在美國(guó)的產(chǎn)量約占軸承鋼總產(chǎn)量的30%,在中國(guó)僅占左右。ISO/FDIS683-17中納標(biāo)的滲碳軸承鋼鋼種有20Cr3、20Cr4、20MnCr4-2、19MnCr5、15CrMo420CrMo4、20MnCrMo4-2、20NiCrMo2、20NiCrMo7、18CrNiMo7-6、16NiCrMo16-5美國(guó)的ASTMA534的滲碳鋼標(biāo)準(zhǔn)中,除了覆蓋的所有鋼種外,還包括:4118H、4320H、4620H、4720H、4817H、5120H、8617H、8620H和9310H。中國(guó)的滲碳軸承鋼標(biāo)準(zhǔn)GB/T3203-82中的鋼種有G20CrMo、G20CrNiMo、G20CrNi2Mo、G20Cr2Ni4、G10CrNi3Mo、G20Cr2Mn2Mo鋼經(jīng)滲碳、淬回火后,表層具有較高硬度和耐磨性,達(dá)到軸承材料基本要求。心部硬度較抵有較好的韌性,適用于制作受沖擊負(fù)荷的零部件。另外還具有較高的熱強(qiáng)性。它與美國(guó)的4118H相近似。G20CrNiMo鋼經(jīng)滲碳或碳氮共滲后具有明顯優(yōu)于的接觸疲勞壽命,表面耐磨性與GCr15鋼相近。心部有足夠的韌性。該鋼具有良好的淬透性。它是制作耐沖擊負(fù)荷軸承的良好鋼種,它與美國(guó)的相近。G20CrNi2Mo具有中等表面硬化性,它比G20CrNiMo鋼具有更好的淬透性和高的綜合力學(xué)性能。適用于制作鐵路火車的滾動(dòng)軸承套圈,還可制作汽車的齒輪。它與美國(guó)的相近。G20Cr2Ni4鋼滲碳后表面具有相當(dāng)高的硬度、耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度同時(shí)心部韌性良好,能耐強(qiáng)烈的沖擊負(fù)荷。但對(duì)白點(diǎn)形成敏感有回火脆性。適合制作耐沖

擊負(fù)荷的大型軸承。G10CrNi3Mo是一種合金含量相對(duì)高的、高淬透性的表面滲碳鋼。因其含碳量較低,心部硬度不高于32~38HRC它與美國(guó)的9310H相近。G20Cr2Mn2Mo鋼的強(qiáng)度、塑性、韌性及工藝性能與鋼相似,其滲碳速度快,易達(dá)飽和,滲碳表面易形成粗大碳化物。用于制造高沖擊負(fù)荷下工作的特大型和大中型軸承零件。中碳軸承鋼的開(kāi)發(fā)主要為適應(yīng)輪轂和齒輪等部位具有多種功能的軸承部件或特大型軸承。適用于制作掘進(jìn)、起重、大型機(jī)床等重型設(shè)備上用的特大尺寸軸承，一般轉(zhuǎn)速不高，但承受較大的軸向、徑向載荷及彎曲應(yīng)力等。其熱加工、冷加工性能較好,與滲碳、碳氮共滲相比較,工藝也較簡(jiǎn)單且同樣達(dá)到表面硬化效果,因此,近年來(lái)發(fā)展較快。ISO/FDIS683-17中納標(biāo)的中碳軸承鋼鋼種有C56E2(相當(dāng)于S55C或SAE1055)、56Mn4、70Mn4(相當(dāng)于SAE1070)、43CrMo4(相當(dāng)于或SAE4142)。美國(guó)中碳軸承鋼標(biāo)準(zhǔn)ASTMA866(2001)中,除了C56E2和56Mn4外,還有:1030、1040、1050、1541、1552、4130、4150、5140、5150和43CrMo4。這些中碳軸承鋼淬回火處理后具有高的屈強(qiáng)比較高彈性極限和耐磨性能,良好的抗疲勞和抗多次沖擊性能。中國(guó)沒(méi)有專用的中碳軸承鋼。常借用于中碳軸承的中碳合金鋼鋼種有:55、50MnA、70Mn、37CrA、65Mn、50CrVA50CrNi、55SiMoVA、50SiMo、50CrNiMo或SAE8660不銹軸承鋼主要為適應(yīng)化工、石油、造船、食品工業(yè)等的需要而發(fā)展起來(lái)的用于制造在腐蝕環(huán)境下工作的軸承及某些部件也可用于制造低摩擦、低扭矩儀器、儀表的微型精密軸承。不銹軸承鋼主要有中、高碳馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、沉淀硬化型不銹鋼等。為滿足軸承的硬度要求多采用馬氏體不銹鋼。ISO/FDIS683-17中納標(biāo)的不銹軸承鋼鋼種有X47Cr14、X65Cr14、X108CrMo17(相當(dāng)于ASTM440C)、X90CrMoV18-1美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTMA756中的不銹軸承鋼有:440C和440CMOD。中國(guó)不銹軸承鋼標(biāo)準(zhǔn)中的鋼種為9Cr18(相當(dāng)ASTM440C)和9Cr18Mo。

隨著航空、航天工業(yè)的發(fā)展,噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、燃汽輪機(jī)和宇航飛行器的制造的要求越來(lái)越高,軸承的工作溫度越來(lái)越高,甚至高于。這樣,高溫軸承鋼應(yīng)運(yùn)而生。高溫軸承鋼應(yīng)具有高的高溫硬度(大于50HRC)尺寸穩(wěn)定性、耐高溫氧化性、低的熱膨脹性和高的抗蠕變強(qiáng)度。其中前兩項(xiàng)為選擇高溫軸承鋼材料的主要指標(biāo)。高溫軸承鋼可分為:高溫不銹軸承鋼、高溫高速工具鋼、高溫滲碳軸承鋼。ISO/FDIS683-17中納標(biāo)的高溫軸承鋼鋼種有:80MoCrV42-16、X82WmoCrV6-5-4X75WCrV18-4-1。美國(guó)的高速工具鋼標(biāo)準(zhǔn)ASTMA600(1999)中的T1、M2等鋼種可作為高溫軸承鋼使用。中國(guó)高溫軸承鋼的標(biāo)準(zhǔn)中的鋼種為:8Cr4Mo4V和10Cr14Mo4。8Cr4Mo4V是一種含Mo的高溫不銹鋼在ASTMA600標(biāo)準(zhǔn)中相當(dāng)于M50,也是各國(guó)廣泛使用的一種高溫軸承鋼,具有較好的高溫硬度和高溫尺寸穩(wěn)定性并且有高的高溫接觸疲勞性能。可以制造工作溫度在℃以下使用的軸承。主要用于飛機(jī)、艦艇發(fā)動(dòng)機(jī)軸承、冶金、化工和原子能工業(yè)中高溫設(shè)備軸承。10Cr14Mo4鋼是9Cr18Mo的改進(jìn)鋼種，其增加了量,減少了Cr量,使其高溫硬度和耐磨性提高,使用溫度可達(dá)480℃。中國(guó)高溫軸承鋼系中的高速工具鋼的鋼種有Cr4Mo4V和W18Cr4V。前者相當(dāng)于美國(guó)的M50,綜合性能好和合金元素含量低而廣泛使用,它在耐磨性、高溫硬度和抗氧化性等方面與相當(dāng),作為中級(jí)高溫軸承材料可以制造工作溫度在315℃以下使用的軸承。后者相當(dāng)于中的T1,適用于更高溫度和更好的高溫硬度下工作的軸承。中國(guó)高溫軸承鋼系中還沒(méi)有合適的滲碳高溫鋼。2.2軸承鋼鋼種的發(fā)展動(dòng)向?qū)τ诟咛笺t軸承鋼來(lái)講,主要是提高鋼材的純潔度和鋼中碳化物的充分均勻化。氧化物夾雜是軸承鋼中最具危害性的,對(duì)疲勞破壞有顯著的影響。氧含量越高不僅造成氧化物夾雜數(shù)量增多,而且氧化物夾雜尺寸增大偏析嚴(yán)重,夾雜級(jí)別增高,對(duì)疲勞壽命的危害也就加劇。在21世紀(jì)的今天冶金材料工作者正在為鋼中氧含量接近2-3μg/g這樣的極限值的新目標(biāo)而努力。當(dāng)前人們關(guān)注的另一個(gè)體現(xiàn)軸承鋼清潔度的熱點(diǎn)是鋼中鈦含量的水平。SKF公司的試驗(yàn)表明鈦含量從40μg/g降到10μg/g,能使壽命提高約2倍。日本某公司的試驗(yàn)表明如果能控制在12μg/g以

下,微型軸承可達(dá)到靜音的運(yùn)轉(zhuǎn)效果。因此,要努力降低鋼中的鈦。目前希望軸承鋼鋼中鈦含量在6μg/g以下。另外，除了控制高純潔度鋼水中的非金屬夾雜物的數(shù)量之外,還需控制其形態(tài)與分布。在鋼中碳化物的控制方面通過(guò)控軋或軋后快冷基本消除了高碳鉻軸承鋼網(wǎng)狀碳化物,獲得了合適的預(yù)備組織。這在縮短球化退火時(shí)間、細(xì)化碳化物、提高疲勞壽命等方面都取得了適用性效果。前蘇聯(lián)和日本的研究動(dòng)向之一是低溫控軋800-850℃以下),軋后不經(jīng)水冷,采用空冷后短時(shí)間退火,或完全取消球化退火工藝就可得到合格的組織。動(dòng)向之二是650℃加工。高碳鉻軸承鋼熱加工前若具有細(xì)晶粒組織或在加工過(guò)程能形成細(xì)晶粒,則在一定變形速率下,呈現(xiàn)出超塑性。在提高球化退火質(zhì)量并獲得細(xì)小、均勻、球形的碳化物以及縮短退火時(shí)間或取消球化退火工序的研究方面有了進(jìn)展。軸承鋼盤條采用兩次組織退火將拉拔后的720-730℃再結(jié)晶退火改為760℃的組織退火。這樣可得到硬度低、球化好、無(wú)網(wǎng)狀碳化物的組織。這在縮短球化退火時(shí)間、細(xì)化碳化物、提高疲勞壽命等方面都取得了適用性效果。滲碳軸承鋼和中碳軸承鋼,除了提高鋼材的純潔度外為滿足用戶特殊環(huán)境下的長(zhǎng)壽命化的需求,要開(kāi)發(fā)特殊工況條件下的新鋼種。不銹軸承鋼,主要是致力于耐蝕性和耐熱性的多用途化條件下的馬氏體不銹鋼的開(kāi)發(fā)。對(duì)于高溫軸承鋼來(lái)講,重點(diǎn)是航空、宇航等高溫用軸承鋼的開(kāi)發(fā)。另一方面,現(xiàn)有的高溫軸承鋼系中的高碳高溫不銹鋼、高速鋼都因合金元素含量高而價(jià)格昂貴,特別是高速鋼類高溫軸承鋼的車削、磨削加工以及熱處理都給軸承制造帶來(lái)一定困難。為此,美國(guó)研制出一種性能良好的滲碳高溫軸承鋼。這種鋼的退火硬度HB不大于192,可直接在最佳淬火溫度1149℃下滲碳而獲得最快的滲碳效果,也可在較低溫度下,如927℃滲碳,表面滲碳量可達(dá)。該鋼種適用于制造427-482℃下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承零件,還可用于制造℃下間歇工作的軸承零件。目前,國(guó)外發(fā)展的幾個(gè)滲碳高溫軸承鋼鋼種有:CBS600、CBS1000、M315等。我國(guó)已開(kāi)發(fā)軸承鋼鋼種牌號(hào)、成分及與國(guó)外軸承鋼牌號(hào)對(duì)比分布見(jiàn)表及表3。

表2我國(guó)已開(kāi)發(fā)主要軸承鋼鋼種牌號(hào)、成分統(tǒng)計(jì)化學(xué)成分/%牌號(hào)

CSiMnCr

MoPSNiCu

Ni＋Cu

O≤≤≤

≤≤

≤≤

模鑄

連鑄0.950.150.150.35GCr4

0.080.0250.250.20.00151.050.30.30.50.950.150.250.35GCr15

0.10.0250.025

0.250.50.00121.050.350.450.5高碳鉻軸承鋼

GCr15SiMn

0.950.450.951.4

0.10.0250.025

0.250.50.0012GB/T18254-

1.050.751.251.652002

GCr15SiMo

0.950.450.951.4

0.10.0250.025

0.250.50.00121.050.751.251.650.950.450.951.4GCr18Mo

0.10.0250.025

0.250.50.00121.050.751.251.65另:根據(jù)需方要求，并在合同中注明，供方應(yīng)分析、As、Sb、Pb等殘余元素，具體指標(biāo)雙方協(xié)商。軸承管用鋼Cu≤0.20%，盤條用鋼≤0.020%，鋼坯及鋼材的化學(xué)成分允許偏差C±0.03、Si±0.02、Mn±0.03、Cr±0.05＋0.005、S＋0.005、Cu±0.02、Mo≤0.10%時(shí)，±0.01；Mo＞0.10%，±0.02。需方可按爐批對(duì)鋼坯及鋼材進(jìn)行成品分析。滲碳軸承鋼GB/T3203-1982

G20CrMoG20CrNiMo

0.170.20.650.350.080.030.030.230.350.950.650.150.170.150.60.350.150.40.030.030.230.40.90.650.30.7

0.250.25G20CrNi2Mo0.170.150.40.350.20.030.031.60.25

G20Cr2Ni4

0.230.40.70.650.320.170.150.31.253.250.030.030.230.40.61.753.75

0.250.080.150.41

0.08

3G10CrNi3Mo

0.030.03

0.250.130.4

0.71.40.153.50.170.151.31.70.2G20Cr2Mn2Mo

0.030.03≤0.300.250.231.62

0.3另:滲碳軸承鋼按高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼生產(chǎn)時(shí)，其硫、磷含量應(yīng)≤0.020%，鋼材的化學(xué)成分允許偏差C±0.02、Si±0.03、Mn±0.04、Cr±0.05＋0.005、S＋0.005、Ni±0.05、Cu±0.05、Mo±0.02?；瘜W(xué)成分/%牌號(hào)

C

SiMnCr

MoPSNiCu

Ni＋Cu

O≤不銹軸承

≤≤≤≤≤

≤

模鑄連鑄鋼

0.9

17GB/T3806-1982

9Cr189Cr18Mo

10.951.1

≤0.80≤0.80

191618

0.40.7

0.0350.030.30.250.50.0350.030.30.250.5另：鋼坯及鋼材的化學(xué)成分允許偏差Cr±0.15、Mo±0.03。0.34

0.170.500.8037CrA0.41

0.370.801.10中碳軸承鋼

65Mn

0.620.70

0.170.900.371.000.25

0.30.250.47

0.170.500.80

V50CrVA0.54

0.370.801.10

0.10-0.20

0.47

0.170.500.45

1.050CrNi0.54

0.370.800.75

1.455SiMoVA50CrNiMo1.05

0.150.2

0.4GCr6

0.10.0250.0250.30.250.51.15

0.350.4

0.71

0.150.250.9GCr9

0.10.0250.0250.30.250.51.11

0.350.451.20.450.950.9GCr9SiMn

0.10.0250.0250.30.250.5高碳鉻軸承鋼YJZ84

GCr15

1.10.951.05

0.751.251.20.150.250.350.350.450.5

0.10.0250.0250.30.250.50.95

0.450.951.4GCr15SiMn

0.10.0250.0250.30.250.51.05

0.751.251.65另：鋼坯及鋼材的化學(xué)成分允許偏差C±0.03、Si±0.02、Mn±0.03、Cr±0.05＋0.005、S＋0.005、Ni±0.03、Cu±0.02、Mo≤0.10%時(shí)，±0.01＞0.10%時(shí)，±0.02。需方可按爐批對(duì)鋼坯及鋼材進(jìn)行成品分析。高溫軸承

8Cr4Mo4V

0.750.85

≤≤3.750.350.354.25

0.0150.0080.20.2

V0.90—1.10鋼高碳鉻軸承鋼

G13CrMo4-0.110.100.154.00V0.0150.01NiV0.150.250.354.251.13—1.33表3國(guó)內(nèi)外軸承鋼牌號(hào)對(duì)比表

中國(guó)

美國(guó)

德國(guó)

日本

法國(guó)

國(guó)際

瑞典標(biāo)準(zhǔn)號(hào)

牌號(hào)

標(biāo)準(zhǔn)號(hào)

牌號(hào)

標(biāo)準(zhǔn)號(hào)

牌號(hào)

標(biāo)準(zhǔn)號(hào)

牌號(hào)

標(biāo)準(zhǔn)號(hào)

牌號(hào)

標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)牌號(hào)準(zhǔn)牌號(hào)號(hào)GCr9

ASTMA295

S1100

SUJ1SKF13GB/T18254

GCr9SiMnGCr15

ASTMA485ASTMA295

Cr1S2100

DIN17230

SUJ3NFJISA35-G4805100Cr6SUJ2565100Cr6

ISO683-17

21

SKFD33

SKF1SKF3GCr15SiMn

ASTMA295

S2100

100CrMn6SUJ2100CM63SKF2不銹軸承鋼GB/T18254

9Cr189Cr18Mo

ASTMA756

JISG4805

SUS440CA35-SUS440C565

Z100CD17

ISO683-17

21

SKFD33SKF577高溫軸承鋼YB/T688

8Cr4Mo4VASTMM5010Cr14Mo4A600Cr14Mo4

ISO683-17中碳軸承鋼G20CrMoG20CrNiMo

4118H8620H

SNCM22020NCD212

SKF152GB/T3203

G20CrNi2MoASTM4320HG20Cr2Ni4A534

JISSNCM420G4103

NFA35-565

20NCD7ISO683-17

SKFD33G10CrNi3MoG20Cr2Mn2Mo

9310H

中碳軸承鋼ASTMA866

C56E256Mn456Mn4

ISO683-17

C56E256Mn456Mn43.技術(shù)、市場(chǎng)分析（重點(diǎn)介紹）3.1軸承的工作環(huán)境及對(duì)軸承、軸承鋼的性能要求3.1.1軸承的工作環(huán)境及對(duì)軸承的性能要求軸承是由內(nèi)、外套圈、滾動(dòng)體（滾珠、滾柱或滾針）和保持器四部分組成，除保持器外，其余都是由軸承鋼組成。當(dāng)軸承工作時(shí)，軸承內(nèi)、外套圈，軸承滾動(dòng)體間承受高頻、變應(yīng)力的作用。軸承的工作條件十分復(fù)雜。載荷集中作用在滾動(dòng)體的很小面積上。理論上講對(duì)于滾珠，作用在一點(diǎn)上；而對(duì)于滾柱則作用在一條線上，并且滾動(dòng)體與套圈間接觸面積也很小（呈點(diǎn)線接觸），因此軸承零件在工作時(shí)，其滾動(dòng)體和套圈表面的單位面積上要承受很大的壓力，一般高達(dá)5000N/mm2；軸承旋轉(zhuǎn)時(shí)，還要承受離心力的作用，作用力隨轉(zhuǎn)速的增加而增大；滾動(dòng)體和套圈間不僅存在滾動(dòng)，而且還有滑動(dòng)，所以在滾動(dòng)體與套圈之間還存在著摩擦。在以上幾種力的綜合作用下，在套圈或滾動(dòng)體的表面上抗疲勞強(qiáng)度低的部位首先產(chǎn)生疲勞裂紋，最后形成疲勞剝落，使軸承破損失效。軸承正常的破損形式是接觸疲勞損壞，常見(jiàn)的還有塑性變形、壓痕、磨損、裂紋等。軸承的壽命和可靠性雖然與軸承的設(shè)計(jì)、加工制造、潤(rùn)滑條件、安裝、維護(hù)保養(yǎng)等因素有關(guān)，但軸承材料的高質(zhì)量和可靠性是關(guān)鍵。滾動(dòng)軸承零件要在拉伸、壓縮、彎曲、剪切、交變等復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)和高應(yīng)力值之下，高速而長(zhǎng)時(shí)間地工作。因此，對(duì)滾動(dòng)軸承要求具有：1）高的抗塑性變形能力，2）高的抗摩擦、磨損性能，

3）高的旋轉(zhuǎn)精度及尺寸精度，4）好的尺寸穩(wěn)定性，5）長(zhǎng)的使用壽命和高的可靠性。對(duì)于在特殊條件下工作的軸承，還有特殊要求，如耐高溫性能、耐低溫性能、防腐蝕性能和抗磁性能等等。3.1.2軸承鋼材料及冶金質(zhì)量性能要求為了滿足以上對(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：1）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)，4）高的彈性極限，5）良好的沖擊韌性和斷裂韌性，6）良好的尺寸穩(wěn)定性，7）良好的防銹性能，8）良好的冷、熱加工性能。根據(jù)以上對(duì)軸承用鋼的基本要求，對(duì)軸承用鋼的冶金質(zhì)量提出以下的基本要求；①嚴(yán)格的化學(xué)成分要求；②較高的尺寸精度要求，對(duì)于使用在高速鐓鍛機(jī)上鍛造的熱軋退火棒料，應(yīng)該對(duì)其尺寸精度有更高的要求；③特別嚴(yán)格的純潔度要求；④嚴(yán)格的低倍組織和顯微（高倍）組織要求；⑤特別嚴(yán)格的表面缺陷和內(nèi)部缺陷要求：表面缺陷包括表面裂紋、表面夾渣、毛刺、折迭、結(jié)疤、氧化皮等；內(nèi)部缺陷包括縮孔、氣泡、白點(diǎn)、過(guò)燒、嚴(yán)重的疏松和偏析、顯微孔隙等；⑥嚴(yán)格的碳化物不均勻性要求；⑦嚴(yán)格的表面脫碳層深度要求；

⑧其他要求：例如軸承鋼的冶煉方法、氧含量、退火硬度、斷口、殘余元素、火花檢驗(yàn)、交貨狀態(tài)等。3.2影響軸承鋼質(zhì)量因素分析鋼的冶煉水平是軸承鋼內(nèi)在質(zhì)量好壞的先決條件。鋼中的氧含量、成分偏析，夾雜物數(shù)量及分布，大顆粒碳化物的狀況是影響軸承鋼內(nèi)在質(zhì)量的重要冶金因素。3.2.1氧圖2

氧含量與壽命的關(guān)系瑞典SKF公司和日本山陽(yáng)特殊鋼公司對(duì)軸承鋼氧含量與疲勞壽命的關(guān)系，做過(guò)大量的試驗(yàn)研究工作，得出了明確的結(jié)論，見(jiàn)圖～2。Lund.T.等認(rèn)為疲勞壽命與氧含量的關(guān)系為L(zhǎng)10(相對(duì)壽命)=372〔O〕，即二次精煉鋼（氧含量為10×10－6）的疲勞壽命是大氣下熔煉鋼（氧含量為－6）的10。上杉年一認(rèn)為：精煉鋼氧含量降到5×10－6，其疲勞壽命是非精煉鋼的倍，與真空自耗和電渣重熔鋼相當(dāng)。大冶特殊鋼股份有限公司近年來(lái)對(duì)此也做過(guò)一系列試驗(yàn)

[15]，結(jié)果表明，當(dāng)精煉鋼中氧含量降到20×10時(shí)，疲勞壽命是電弧爐大氣下熔煉鋼（氧含量為30×10－6）的1.5倍，15×10是2.0倍，8×10是3.0倍，接近電渣重熔鋼的水平（見(jiàn)圖2）軸承鋼中的氧含量與疲勞壽命之間的關(guān)系，國(guó)內(nèi)外的試驗(yàn)結(jié)果大體一致。但是應(yīng)當(dāng)指出的是，氧含量與疲勞壽命的關(guān)系是辯證的關(guān)系，不是絕對(duì)的，因?yàn)殇撝醒鹾康母叩?，?shí)際上只能代表鋼中氧化物夾雜數(shù)量的多少，它不能代表硫化物和氮化物量的高低，更不用說(shuō)夾雜物的尺寸及分布了。通常，一個(gè)軸承件的破壞，往往是由許多夾雜物中的一個(gè)大型夾雜物引起。這些夾雜物有硫化物（A類）、氧化物（B、C類）和氮化物。從這個(gè)意義上說(shuō)，夾雜物的尺寸與分布對(duì)疲勞壽命影響最大。因此，不同的冶煉方法，氧含量即使相同，其疲勞壽命也完全不一樣。圖2表示各種不同煉鋼方法生產(chǎn)的軸承鋼彎曲疲勞極限與氧含量的關(guān)系，可以看出氧含量大約為－6的鋼材（LD＋RH）疲勞極限相當(dāng)好，而采用硅鈣處理的鋼材(EF＋RH)盡管氧含量很低，5~10×10，由于其形成了危害嚴(yán)重的CaO類夾雜，疲勞極限并不高，冶鋼公司的試驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)，雖然電渣重熔鋼的氧含量(18.6×10－6)夾雜物含量較高，但它的夾雜尺寸