轴承钢不同热处理工艺下体积变化的测量研究(3)

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表1-1 实验材料化学成分（质量分数%）

GCr15 9Cr18 Cr4Mo4V

化化学成分 C 0.95~1.05 0.90~1.00 0.75~0.85

Si 0.15~0.35 ≤0.80 ≤0.35

Mn 0.20-0.40 ≤0.80 ≤0.35

S ≤0.02 ≤0.30 ≤0.03

P ≤0.027 ≤0.035 ≤0.027

Cr 1.30~1.65 17.00~19.00 3.75~4.25

Mo ≤0.01 ≤0.75 4.00～4.50

Ni ≤0.30 ≤0.60 ≤0.20

Cu ≤0.25 -- ≤0.20

Ni+Cu ≤0.50 -- --

1.1.2 轴承钢的技术标准

轴承在工作时承受着极大的压力和摩擦力[4]，所以要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限。

近五十年来我国在轴承钢钢种及其轴承用材料方面，如无铬轴承钢、中碳轴承钢、特殊用途轴承钢及合金、金属陶瓷等取得了很大的进展。根据以上对轴承用钢的基本要求，对轴承用钢的冶金质量提出以下的基本要求：

（1）严格的化学成分。一般轴承用钢主要是高碳铬轴承钢，即含碳量1%左右，加入1.5%左右的铬，并含有少量的锰、硅元素的过共析钢。铬可以改善热处理性能、提高淬透性、组织均匀性、回火稳定性，又可以提高钢的防锈性能和磨削性能。但当铬含量超过1.65%时，淬火后会增加钢中残余奥氏体，降低硬度和尺寸稳定性，增加碳化物的不均匀性，降低钢的冲击韧性和疲劳强度。

（2）较高的尺寸精度。滚动轴承用钢要求钢材尺寸精度较高，这是因为大部分轴承零件都要经过压力成型。为了节省材料和提高劳动生产率，绝大部分轴承套圈都是经过锻造成型，钢球是经过冷镦或热轧成型，小尺寸的滚子也是经过冷镦成型。如果钢材的尺寸精度不高，就无法精确地计算下料尺寸和重量，而不能保证轴承零件的产品质量，也容易造成设备和模具的损坏。

（3）纯洁度。钢的纯洁度是指钢中所含非金属夹杂物的多少，纯洁度越高，钢中的非金属夹杂物越少。轴承钢中的氧化物、硅酸盐等有害夹杂物是导致轴承早期疲劳剥落、显著降低轴承寿命的主要原因。特别是脆性夹杂物危害最大，由于在加工过程中容易从金属基体上剥落下来，严重影响轴承零件精加工后的表面质量。为了提高轴承的使用寿命和可靠性，必须降低轴承钢中夹杂物的含量。

（4）碳化物[5]不均匀性。在轴承钢中，如果出现严重的碳化物分布不均匀，则在热处理加工过程中就容易造成组织和硬度的不均匀，钢的组织不均匀性对接触疲劳强度有较大的影响。另外，严重的碳化物不均匀性还容易使轴承零件在淬火冷却时产生裂纹，碳化物不均匀性还会导致轴承的寿命降低因此，在轴承材料标准中，对不同规格的钢材均有明确的特别要求。