軸承鋼的種類及特性介紹

一、軸承鋼的主要種類

軸承鋼并非單一材料，而是根據(jù)工作條件和性能要求細(xì)分為多個(gè)種類，對(duì)應(yīng)不同牌號(hào)：

1、高碳鉻軸承鋼（最常見與核心類型）

代表牌號(hào)：GCr15（中國），AISI 52100（美國），SUJ2（日本），100Cr6（歐洲）。

成分特點(diǎn)：含碳量約1%，鉻含量約1.5%。碳保證高硬度和耐磨性，鉻提高淬透性、耐磨性和耐腐蝕性。

特性：經(jīng)熱處理（淬火+低溫回火）后，具有極高的硬度（HRC61-65）、優(yōu)異的抗接觸疲勞強(qiáng)度、良好的耐磨性和尺寸穩(wěn)定性。

應(yīng)用：絕大多數(shù)通用滾動(dòng)軸承的套圈和滾動(dòng)體（如深溝球軸承、圓柱滾子軸承、調(diào)心滾子軸承等），是應(yīng)用最廣泛、最經(jīng)濟(jì)的軸承鋼。

2、滲碳軸承鋼（表面硬化型）

代表牌號(hào)：G20CrMo（中國），AISI 8620（美國），SCr420（日本），20MnCr5（歐洲）。

成分特點(diǎn)：低碳或中碳合金鋼（碳含量通常<0.25%），常含鉻、鎳、鉬等元素。

特性：通過滲碳（或碳氮共滲）及后續(xù)熱處理，獲得“表面硬（HRC58-62）、芯部韌”的性能組合。表面高硬度保證耐磨性和抗接觸疲勞，韌性好的芯部能承受高沖擊載荷和交變應(yīng)力。

應(yīng)用：承受強(qiáng)烈沖擊載荷、重載荷或需要良好韌性的軸承部件，如大型軋機(jī)軸承、鐵路軸承、汽車變速箱軸承、部分滾針軸承套圈等。

3、不銹軸承鋼（耐腐蝕型）

代表牌號(hào)：馬氏體型——G95Cr18（9Cr18，中國），AISI 440C（美國），SUS440C（日本）。高碳高鉻（~1%C，17-18%Cr），通過熱處理獲得高硬度和一定的耐腐蝕性。高氮馬氏體型——Cronidur 30（歐洲，含氮無鎳）。在保持高硬度的同時(shí)，耐腐蝕性（尤其是耐點(diǎn)蝕）和純凈度優(yōu)于440C。

特性：在保持高硬度和良好耐磨性的基礎(chǔ)上，具有優(yōu)異的耐腐蝕、耐銹蝕能力。高氮馬氏體型綜合性能更優(yōu)。

應(yīng)用：用于水、水蒸氣、酸、堿等腐蝕性介質(zhì)環(huán)境，或要求無油潤滑、高潔凈度的場(chǎng)合，如食品機(jī)械、醫(yī)療器械、化工泵、航海儀器等軸承。

4、高溫軸承鋼（耐熱型）

代表牌號(hào)：G80Cr4Mo4V（8Cr4Mo4V，中國），M50（美國），SKH4（日本高速鋼類）。通?；诟咚俟ぞ咪摶蚋牧夹蜔嶙髂＞咪摗?/p>

成分特點(diǎn)：含鎢（W）、鉬（Mo）、釩(V）、鈷（Co）等高熔點(diǎn)、高硬度的碳化物形成元素。

特性：具有高的高溫硬度（紅硬性）、高溫耐磨性、高溫接觸疲勞強(qiáng)度和良好的高溫尺寸穩(wěn)定性。

應(yīng)用：工作溫度長期超過120°C（普通高碳鉻軸承鋼使用溫度上限）直至400-500°C的軸承，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸軸承、燃?xì)廨啓C(jī)軸承等。

二、軸承鋼的核心特性要求

無論哪種類型的軸承鋼，都必須滿足以下關(guān)鍵性能要求，以保證軸承的可靠性和長壽命：

1、高且均勻的硬度：滾動(dòng)體和套圈需要極高的硬度（通常HRC58以上，普遍在60-65范圍）以抵抗塑性變形和壓痕。硬度的均勻性對(duì)防止早期失效至關(guān)重要。

2、極高的接觸疲勞強(qiáng)度：軸承工作時(shí)，滾動(dòng)體與滾道接觸區(qū)域承受極高的交變接觸應(yīng)力（赫茲應(yīng)力）。材料必須具有極強(qiáng)的抵抗由此產(chǎn)生的疲勞剝落（點(diǎn)蝕）的能力，這是決定軸承壽命的關(guān)鍵因素。

3、優(yōu)異的耐磨性：減少滾動(dòng)體和滾道之間、以及保持架與滾動(dòng)體/套圈之間的摩擦磨損，維持精度，延長使用壽命。

4、良好的尺寸穩(wěn)定性：軸承是精密部件，要求在長期使用或溫度變化下，尺寸和形狀保持穩(wěn)定，防止游隙變化或精度喪失。這要求材料組織穩(wěn)定，殘余奧氏體含量低且穩(wěn)定。

5、足夠的韌性：承受沖擊載荷、過載或裝配應(yīng)力而不發(fā)生脆性斷裂。滲碳軸承鋼的韌性優(yōu)勢(shì)尤為突出。

6、良好的淬透性：保證大型軸承零件在整個(gè)截面上都能獲得均勻且滿足要求的高硬度和組織，避免出現(xiàn)軟點(diǎn)或過大的硬度梯度。

7、一定的防銹能力：雖然普通軸承常在油潤滑下工作，但材料本身具有一定耐蝕性可防止儲(chǔ)存和裝配過程中的銹蝕。不銹鋼軸承鋼對(duì)此要求極高。

8、良好的工藝性能：包括冷熱加工性能（如鍛造、切削性）和熱處理性能（如淬火變形傾向小、過熱敏感性低）。

9、極高的純凈度與組織均勻性：鋼中非金屬夾雜物（氧化物、硫化物等）和碳化物不均勻性（網(wǎng)狀、帶狀）是應(yīng)力集中源，會(huì)顯著降低接觸疲勞壽命?，F(xiàn)代優(yōu)質(zhì)軸承鋼對(duì)純凈度（低氧、低鈦含量）和微觀組織均勻性要求極其嚴(yán)格。