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軸承鋼球技術(shù)標準

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軸承鋼球技術(shù)標準

發(fā)布日期:2021-05-17 作者: 點(diǎn)擊:

軸承鋼生產(chǎn)主要執行GB/T18254-2002標準和適應于精鍛軸承用戶(hù)要求的萊鋼GCr15JD質(zhì)量協(xié)議,其中GCr15JD協(xié)議質(zhì)量要求嚴于GB/T18254-2002標準 ,GCr15JD要求氧含量≤10ppm、中心偏析級別≤1.0級、成分控制、定尺和尺寸偏差等均嚴于GB/T18254-2002標準。

軸承在工作時(shí)承受著(zhù)極大的壓力和摩擦力,所以要求軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性,以及高的彈性極限。對軸承鋼的化學(xué)成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分嚴格,是所有鋼鐵生產(chǎn)中要求最嚴格的鋼種之一。1976年國際標準化組織ISO將一些通用的軸承鋼號納入國際標準,將軸承鋼分為:全淬透型軸承鋼、表面硬化型軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼等四類(lèi)共17個(gè)鋼號。

有的國家增加一個(gè)類(lèi)別為特殊用途的軸承鋼或合金。我國已納入標準的軸承鋼分類(lèi)方法與ISO相似,分別對應為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹耐蝕軸承鋼、高溫軸承鋼四大類(lèi)。近五十年來(lái)我國還在軸承鋼鋼種及其軸承用材料方面,如無(wú)鉻軸承鋼、中碳軸承鋼、特殊用途軸承鋼及合金、金屬陶瓷等取得了很大的進(jìn)展。

根據以上對軸承用鋼的基本要求,對軸承用鋼的冶金質(zhì)量提出以下的基本要求;

嚴格的化學(xué)成分要求。

一般軸承用鋼主要是高碳鉻軸承鋼,即含碳量1%左右,加入15%左右的鉻,并含有少量的錳、硅元素的過(guò)共析鋼。鉻可以改善熱處理性能、提高淬透性、組織均勻性、回火穩定性,又可以提高鋼的防銹性能和磨削性能。

但當鉻含量超過(guò)165%時(shí),淬火后會(huì )增加鋼中殘余奧氏體,降低硬度和尺寸穩定性,增加碳化物的不均勻性,降低鋼的沖擊韌性和疲勞強度。為此,高碳鉻軸承鋼中的含鉻量一般控制在1,65%以下。只有嚴格控制軸承鋼中的化學(xué)成分,才能通過(guò)熱處理工序獲得滿(mǎn)足軸承性能的組織和硬度。

較高的尺寸精度要求,對于使用在高速鐓鍛機上鍛造的熱軋退火棒料,應該對其尺寸精度有更高的要求。

滾動(dòng)軸承用鋼要求鋼材尺寸精度較高,這是因為大部分軸承零件都要經(jīng)過(guò)壓力成型。為了節省材料和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,絕大部分軸承套圈都是經(jīng)過(guò)鍛造成型,鋼球是經(jīng)過(guò)冷鐓或熱軋成型,小尺寸的滾子也是經(jīng)過(guò)冷鐓成型。如果鋼材的尺寸精度不高,就無(wú)法精確地計算下料尺寸和重量,而不能保證軸承零件的產(chǎn)品質(zhì)量,也容易造成設備和模具的損壞。

特別嚴格的純潔度要求。

鋼的純潔度是指鋼中所含非金屬夾雜物的多少,純潔度越高,鋼中的非金屬夾雜物越少。軸承鋼中的氧化物、硅酸鹽等有害夾雜物是導致軸承早期疲勞剝落、顯著(zhù)降低軸承壽命的主要原因。特別是脆性?shī)A雜物危害最大,由于在加工過(guò)程中容易從金屬基體上剝落下來(lái),嚴重影響軸承零件精加工后的表面質(zhì)量。因此,為了提高軸承的使用壽命和可靠性,必須降低軸承鋼中夾雜物的含量。

嚴格的低倍組織和顯微(高倍)組織要求。

軸承鋼的低倍組織是指一般疏松、中心疏松和偏析,顯微(高倍)組織包括鋼的退火組織、碳化物網(wǎng)狀、帶狀和液析等。碳化物液析硬而脆,它的危害性與脆性?shī)A雜物相同。網(wǎng)狀碳化物降低鋼的沖擊韌性,并使之組織不均勻,在淬火時(shí)容易變形與開(kāi)裂。帶狀碳化物影響退火和淬火回火組織以及接觸疲勞強度。低、高倍組織的優(yōu)劣對滾動(dòng)軸承的性能和使用壽命有很大的影響,所以,在軸承材料標準中對低、高倍組織有著(zhù)嚴格的要求。

特別嚴格的表面缺陷和內部缺陷要求。

對軸承鋼而言,表面缺陷包括裂紋、夾渣、毛刺、結疤、氧化皮等,內部缺陷包括縮孔、氣泡、白點(diǎn)、嚴重的疏松和偏析等。這些缺陷對于軸承的加工、軸承的性能和壽命有很大的影響,在軸承材料標準中明確規定不允許出現這些缺陷。

嚴格的碳化物不均勻性要求。

在軸承鋼中,如果出現嚴重的碳化物分布不均勻,則在熱處理加工過(guò)程中就容易造成組織和硬度的不均勻,鋼的組織不均勻性對接觸疲勞強度有較大的影響。另外,嚴重的碳化物不均勻性還容易使軸承零件在淬火冷卻時(shí)產(chǎn)生裂紋,碳化物不均勻性還會(huì )導致軸承的壽命降低因此,在軸承材料標準中,對不同規格的鋼材均有明確的特別要求。

嚴格的表面脫碳層深度要求。

在軸承材料標準中對鋼材表面脫碳層有著(zhù)嚴格的規定,如果表面脫碳層超出標準的規定范圍,且在熱處理前的加工過(guò)程中又沒(méi)有將其全部清除掉,則在熱處理淬火過(guò)程中就容易產(chǎn)生淬火裂紋,造成零件的報廢。

其他要求。

在軸承鋼材料標準中還對軸承鋼的冶煉方法、氧含量、退火硬度、斷口、殘余元素、火花檢驗、交貨狀態(tài)、標識等有嚴格的要求。

性能要求

為了滿(mǎn)足以上對動(dòng)軸承的性能的要求,對軸承鋼材料提出了以下一些基本的性能要求:

1)高的接觸疲勞強度,

2)熱處理后應具有高的硬度或能滿(mǎn)足軸承使用性能要求的硬度,

3)高的耐磨性、低的摩擦系數,

4)高的彈性極限,

5)良好的沖擊韌性和斷裂韌性,

6)良好的尺寸穩定性,

7)良好的防銹性能,

8)良好的冷、熱加工性能。

制造要求

夾雜物的含量和鋼中氧含量密切相關(guān),氧含量越高,夾雜物數量就越多,壽命就越短。

夾雜物和碳化物粒徑越大、分布越不均勻,使用壽命也越短,而它們的大小、分布狀況與使用的冶煉工藝和冶煉質(zhì)量密切相關(guān),生產(chǎn)軸承鋼的主要工藝是連鑄以及電爐冶煉+電渣重熔工藝冶煉,還有少量采用真空感應+真空自耗的雙真空或+多次真空自耗等工藝來(lái)提高軸承鋼的質(zhì)量。

對軸承鋼的冶煉質(zhì)量要求很高,需要嚴格控制硫、磷、氫等含量以及非金屬夾雜物和碳化物的數量、大小和分布狀況,因為非金屬夾雜物和碳化物的數量、大小和分布狀況對軸承鋼的使用壽命影響很大,往往軸承的失效就是在大的夾雜或碳化物周?chē)a(chǎn)生的微裂紋擴展而成。


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