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2 文献综述
2.1 轴承钢
轴承钢是被用于制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢材。由于应用范围的特殊性，轴承钢是所有合金中质量要求最严格的以及检验项目最多的钢种，比如对轴承的寿命提出了很高的要求，因此在诸多国家的轴承钢生产厂的生产中会对轴承钢的纯净度、组织均匀性以及表面质量上提出更高的要求，开发出更新的生产工艺。[11]
对轴承钢的研究，不论国内还是国外发达国家都有着相对成熟的学术研究成果，并且正向着更高的台阶迈进。如何获得球化组织是轴承钢生产中的一个重要问题，控轧控冷是先进轴承钢的重要生产工艺。这是因为当通过控轧或者轧后快冷消除了网状碳化物，从而获得了适合的预备组织，进而可以缩短轴承钢的球化退火时间，继而细化了碳化物，最终提高其疲劳寿命。
在轴承钢的热处理方面，关于提高球化退火质量，获得细小、均匀、球状碳化物以及缩短退火时间或取消球化退火工序的研究有了新进展，即盘条生产采用两次改善组织退火，将拉拔后的720～730℃再结晶退火改为760℃ 的改善组织退火。这样可以得到硬度低、球化好、无网状碳化物的组织，关键是要保证中间拉拔减面率≥14%。该工艺可使热处理炉的效率提高25% ～ 30%。连续式球化退火热处理技术是轴承钢热处理的发展方向。[11]
在研究和开发新型轴承钢方面，，各国都在扩大应用新钢种并代替传统的轴承钢。如快速渗碳轴承钢，通过改变化学成分来提高渗碳速度，其中碳含量由传统的0.08%～0.20% 提高到0.45%左右，渗碳时间由7h 缩短到30min。开发了高频淬火轴承钢，用普通中碳钢或中碳锰、铬钢，通过高频加热淬火来代替普通轴承钢，既简化了生产工序又降低了成本，并提高了轴承的使用寿命。日本研制的GCr465、SCM465钢疲劳寿命比SUJ2钢高2～4倍。由于在高温腐蚀润滑条件恶劣的环境下使用的轴承愈来愈多，过去的M50（CrMo4 V）、440C（9Cr18Mo）等轴承钢已不能满足使用要求，急需研制加工性能好、成本低、疲劳寿命长、能适合不同目的和用途的轴承用钢，如高温渗碳钢M50NiL、易加工不锈轴承钢50X18M 以及陶瓷轴承材料等。
针对GCr15SiMn钢淬透性低的不足，我国开发了高淬透性和淬硬性轴承钢GCr15SiMo，其淬硬性≥60HRC，淬透性J60≥25 mm。GCr15SiMo钢的接触疲劳寿命L10和L50分别比GCr15SiMn 钢提高73%和68%。近年来，我国还开发了节约能源、节约资源和抗冲击的GCr4 轴承钢，与GCr15钢相比，GCr4钢的冲击值提高了66%～104%，断裂韧度提高了67%，接触疲劳寿命L10 提高了12%。GCr4钢轴承采用高温加热-表面淬火热处理工艺，与全淬透的GCr15钢轴承相比，GCr4钢轴承的寿命明显提高，可用于重载高速列车轴承。
对于轴承钢而言，由于其多领域的广泛应用，在未来还是有很大的发展空间。提高轴承钢的洁净度，特别是进一步降低钢中氧含量及其他有害元素（如N，Ti，P，S，Pb，Sn，As，Sb等）和夹杂物含量，提高钢的纯净度、组织均匀性和表面质量等，可以明显延长轴承的寿命。氧含量由28 × 10－6 降低到5 × 10－6，疲劳寿命可以延长1个数量级。为了延长轴承的寿命，人们多年来一直致力于开发应用精炼技术来降低钢中的氧含量。通过不懈的努力，轴承钢中的最低氧含量已从20世纪60年代的28 × 10－6 降低到90 年代的5 ×10－6。目前，我国可以将轴承钢中的最低氧含量控制在10 × 10－6左右。
轴承使用环境的变化要求轴承钢必须具备多样化的性能。如设备转速的提高，需要准高温（200 ℃以下）用轴承钢（通常采用在SUJ2钢的基础上提高Si含量、添加V和Nb的方法来达到抗软化和稳定尺寸的目的）；在腐蚀应用场合，需要开发不锈轴承钢; 为了简化工艺，应该开发高频淬火轴承钢和短时渗碳轴承钢; 为了满足航空航天工业的需要，应开发高温轴承钢等。