國內外軸承鋼鋼種系列發展狀況
2015-12-02
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? ? ? ?國內外軸承鋼鋼種系列發展狀況軸承用鋼的質量是所有合金鋼中要求最嚴格、檢驗項目最多的鋼種。世界公認軸承鋼的水平是一個國家冶金水平的標志。隨著科學技術迅猛發展，軸承鋼使用條件日益惡劣，對軸承提出了非常苛刻的要求。由于軸承的工作環境、使用條件不同,除了大量生產高碳鉻軸承鋼外,還發展了滲碳軸承鋼、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,各國對之都有專用的技術標準。例如, ISO/FDIS683-17中納標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。美國的ASTM A295的高碳鉻軸承鋼包括:52100、5195、UNSK19526、1070M、5160。此外,美國對高淬透性的高碳鉻軸承鋼,有專用標準
ASTM A485,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,能承擔較大的沖擊。這類鋼的最高使用溫度也一般在200℃以下。這類鋼在美國的產量約占軸承鋼總產量的30%,在中國僅占3%左右。ISO/FDIS683-17中納標的滲碳軸承鋼鋼種有20Cr3、20Cr4、20MnCr4-2、17MnCr5、19MnCr5、15CrMo4、20CrMo4、20MnCrMo4-2、20NiCrMo2、20NiCrMo7、18CrNiMo7-6、16NiCrMo16-5。
? ? ? ? 美國的ASTM A534的滲碳鋼標準中,除了覆蓋ISO/FDIS683-17的所有鋼種外,還包括:4118H、4320H、4620H、4720H、4817H、4820H、5120H、8617H、8620H和9310H。
? ? ? ? 中國的滲碳軸承鋼標準GB/T3203-82中的鋼種有: G20CrMo、G20CrNiMo、G20CrNi2Mo、G20Cr2Ni4、G10CrNi3Mo、G20Cr2Mn2Mo。G20CrMo鋼經滲碳、淬回火后,表層具有較高硬度和耐磨性,達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荷的零部件。另外還具有較高的熱強性。它與美國的4118H相近似。G20CrNiMo鋼經滲碳或碳氮共滲后具有明顯優于GCr15鋼的接觸疲勞壽命,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。它是制作耐沖擊負荷軸承的良好鋼種,它與美國的8620H相近。G20CrNi2Mo鋼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性能。適用于制作鐵路火車的滾動軸承套圈,還可制作汽車的齒輪。它與美國的4320H相近。G20Cr2Ni4鋼滲碳后表面具有相當高的硬度、耐磨性和接觸疲勞強度,同時心部韌性良好,能耐強烈的沖擊負荷。但對白點形成敏感,有回火脆性。適合制作耐沖擊負荷的大型軸承。G10CrNi3Mo是一種合金含量相對高的、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。它與美國的9310H相近。
? ? ? ? G20Cr2Mn2Mo鋼的強度、塑性、韌性及工藝性能與G20Cr2Ni4鋼相似,其滲碳速度快,易達飽和,滲碳表面易形成粗大碳化物。用于制造高沖擊負荷下工作的特大型和大中型軸承零件。
? ? ? ?中碳軸承鋼的開發主要為適應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、起重、大型機床等重型設備上用的特大尺寸軸承，一般轉速不高，但承受較大的軸向、徑向載荷及彎曲應力等。其熱加工、冷加工性能較好,與滲碳、碳氮共滲相比較,工藝也較簡單,且同樣達到表面硬化效果,因此,近年來發展較快。ISO/FDIS683-17中納標的中碳軸承鋼鋼種有: C56E2 (相當于S55C或SAE1055)、56Mn4、70Mn4 (相當于SAE1070)、43CrMo4 (相當于SCM440或SAE4142)。美國中碳軸承鋼標準ASTM A866 (2001)中,除了C56E2和56Mn4之外,還有: 1030、1040、1050、1541、1552、4130、4140、4150、5140、5150、6150和43CrMo4。這些中碳軸承鋼淬回火處理后具有高的屈強比,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。中國沒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、50CrVA或50CrNi、55SiMoVA、50SiMo、50CrNiMo或SAE8660。
? ? ? ?不銹軸承鋼主要為適應化工、石油、造船、食品工業等的需要而發展起來的,用于制造在腐蝕環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中納標的不銹軸承鋼鋼種有: X47Cr14、X65Cr14、X108CrMo17 (相當于ASTM440C)、X90CrMoV18-1。美國標準ASTM A756中的不銹軸承鋼有:440C和440CMOD。中國不銹軸承鋼標準GB3086中的鋼種為9Cr18 (相當ASTM440C)和9Cr18Mo。
? ? ? ??隨著航空、航天工業的發展,噴氣發動機、燃汽輪機和宇航飛行器的制造的要求越來越高,軸承的工作溫度越來越高,甚至高于300℃。這樣,高溫軸承鋼應運而生。高溫軸承鋼應具有高的高溫硬度(大于50HRC)、尺寸穩定性、耐高溫氧化性、低的熱膨脹性和高的抗蠕變強度。其中前兩項為選擇高溫軸承鋼材料的主要指標。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中納標的高溫軸承鋼鋼種有:80MoCrV42-16、X82WmoCrV6-5-4、X75WCrV18-4-1。美國的高速工具鋼標準ASTM A600(1999)中的T1、M2、M50等鋼種可作為高溫軸承鋼使用。中國高溫軸承鋼的標準GB3086中的鋼種為: 8Cr4Mo4V和10Cr14Mo4。8Cr4Mo4V是一種含Mo的高溫不銹鋼,在ASTMA600標準中相當于M50,也是各國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定性,并且有高的高溫接觸疲勞性能?？梢灾圃旃ぷ鳒囟仍?15℃以下使用的軸承。主要用于飛機、艦艇發動機軸承、冶金、化工和原子能工業中高溫設備軸承。10Cr14Mo4鋼是9Cr18Mo的改進鋼種，其增加了Mo量,減少了Cr量,使其高溫硬度和耐磨性提高,使用溫度可達480℃。中國高溫軸承鋼系中的高速工具鋼的鋼種有Cr4Mo4V和W18Cr4V。前者相當于美國的M50,因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10Cr14Mo4相當,作為中級高溫軸承材料可以制造工作溫度在315℃以下使用的軸承。后者相當于ASTMA600中的T1,適用于更高溫度和更好的高溫硬度下工作的軸承。中國高溫軸承鋼系中還沒有合適的滲碳高溫鋼。
