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分為多個種類，對應(yīng)不同牌號：

1、高碳鉻軸承鋼（最常見與核心類型）

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

成分特點：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)通用滾動軸承的套圈和滾動體（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)濟的軸承鋼。

2、滲碳軸承鋼（表面硬化型）

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

成分特點：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：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，耐腐蝕性（尤其是耐點蝕）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、高潔凈度的場合，如食品機械、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：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?。

成分特點：含鎢（W）、鉬（Mo）、釩(V）、鈷（Co）等高熔點、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)動機主軸軸承、燃氣輪機軸承等。

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。硬度的均勻性對防止早期失效至關(guān)重要。

2、極高的接觸疲勞強度：軸承工作時，滾動體與滾道接觸區(qū)域承受極高的交變接觸應(yīng)力（赫茲應(yīng)力）。材料必須具有極強的抵抗由此產(chǎn)生的疲勞剝落（點蝕）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：減少滾動體和滾道之間、以及保持架與滾動體/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)勢尤為突出。

6、良好的淬透性：保證大型軸承零件在整個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存和裝配過程中的銹蝕。不銹鋼軸承鋼對此要求極高。

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，會顯著降低接觸疲勞壽命。現(xiàn)代優(yōu)質(zhì)軸承鋼對純凈度（低氧、低鈦含量）和微觀組織均勻性要求極其嚴格。