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    國內軸承鋼材料的分類與發展

    時間:2021-07-10 瀏覽:5628次

    軸承用鋼是所有合金鋼中質量要求檢驗嚴格、項目繁多的鋼種之一。世界上公認為軸承鋼的制造水平標志著一個國家的冶金水準。隨著科學技術的日益發展,軸承鋼的性能在不斷改進,人們對軸承鋼的使用條件及要求日益嚴格,也更為苛刻。根據軸承的性能特點不同,所使用用途和工作環境也不同,因此,除了大量生產的高碳鉻軸承鋼外,還研發了滲碳軸承鋼、中碳軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼以及氮碳共滲和純凈鋼等系列鋼種。

    高碳鉻軸承鋼是軸承鋼中具代表的鋼種,各國對之都有專用的技術標準。

    例如, 納入國際標準ISO/FDIS683-17中,高碳鉻軸承鋼的鋼種有: 100Cr6、100CrMnSi4-1、100CrMnSi6-4、100CrMnSi6-6、100CrMo7、100CrMo7-3、100CrMo7-4、100CrMnMoSi8-4-6。

    美國材料標準ASTM A295高碳鉻軸承鋼中,包括:52100、5195、UNSK19526、1070M、5160。此外,美國對高淬透性的高碳鉻軸承鋼,另有專用標準 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。

    中國鋼材標準中的高碳鉻軸承鋼(GB/T18254-2002)中包括的鋼種有: 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,能承受較大的沖擊。這類鋼的高溫度一般在200℃以下。這類鋼的產量,在中國約占軸承鋼總產量的3%,而在美國占到30%左右。ISO/FDIS683-17中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。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,適用于制作耐受沖擊負荷的零部件,另外還具有較高的耐熱性。它的性能與美國4118H的性能相近似。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,其表面耐磨性與GCr15鋼相近,心部有足夠的韌性。該鋼種還具有良好的淬透性,是制作耐沖擊負荷軸承的良好鋼種,它的性能與美國8620H的相近。G20CrNi2Mo鋼具有中等表面硬化性,它比G20CrNiMo鋼更具良好的淬透性和綜合力學性能。適用于制作鐵路火車滾動軸承的套圈,還可制作汽車的齒輪。它的性能與美國的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,同時具有良好心部韌性,能耐強烈的沖擊負荷。但在使用中對白點形成敏感,易出現回火脆性。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,它的性能與美國的9310H相近。

    G20Cr2Mn2Mo鋼的強度、塑性、韌性及工藝性能與G20Cr2Ni4鋼的性能相似,其滲碳速度快,易達飽,而且滲碳表面易形成粗大粒碳化物,主要用于制造工作在高沖擊負荷下的特大型和大中型軸承。

    為適應化工、石油、造船、食品工業等的需要而研發的不銹軸承鋼, 主要用于制造工作在腐蝕環境下的軸承及某些零部件,也可用于制造儀器、儀表用的低摩擦、低扭矩微型精密軸承。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中的不銹軸承鋼的鋼種有: 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。中國的不銹軸承鋼GB3086標準中的鋼種為9Cr18 (相當ASTM440C)和9Cr18Mo。

    隨著航空、航天工業的迅猛發展,用于噴氣發動機、燃汽輪機和宇航飛行器的軸承制造要求越來越高,軸承的工作溫度日漸攀高,甚至高于300℃。這樣,適于需求的高溫軸承鋼應運而生。這些高溫軸承鋼的特點有:較高的高溫硬度(大于50HRC)和尺寸穩定性、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。高溫軸承鋼分為:高溫不銹軸承鋼、高溫高速工具鋼和高溫滲碳軸承鋼。ISO/FDIS683-17中入標的高溫軸承鋼的鋼種有:80MoCrV42-16、X82WmoCrV6-5-4、X75WCrV18-4-1。美國的高速工具鋼ASTM A600(1999) 標準中的T1、M2、M50等鋼種可作為高溫軸承鋼使用。中國的高溫軸承鋼標準GB3086中的鋼種為: 8Cr4Mo4V和10Cr14Mo4。8Cr4Mo4V是一種含鉬(Mo)的高溫不銹鋼, 相當于ASTMA600標準中M50鋼, M50鋼也是各國廣泛使用的一種高溫軸承鋼,具有良好的高溫硬度和高溫尺寸穩定性,并且有抗高溫接觸疲勞性能,用以制造工作溫度在315℃以下使用的軸承,這些軸承主要用于飛機、艦艇發動機,還用于冶金、化工和原子能工業中高溫設備。10Cr14Mo4鋼是9Cr18Mo的改進鋼種,其增加了Mo含量,而,減少了Cr含量,使其高溫硬度和耐磨性均提高,使用溫度可達480℃。中國的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,因綜合性能優良,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,作為中級高溫軸承鋼材可用于制造工作在315℃以下使用的軸承,后者相當于ASTMA600中的T1,適用于工作在更高溫度和更高溫硬度條件下的軸承。

     


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