GCr15

2015-12-11

材料名稱：軸承鋼
牌號：GCr15A
標(biāo)準(zhǔn)：GB/T18254-2002

●特性及適用范圍：
軸承鋼全名叫滾動軸承鋼，具有高的抗壓強度與疲勞極限，高硬度，高耐磨性及一定韌性，淬透性好，對硫和磷控制極嚴(yán)，是一種高級優(yōu)質(zhì)鋼，可做冷做摸具鋼。比重：7.81

鉻軸承鋼最常用的是GCr15。使用量占軸承鋼的絕大部分。

添加Mn、Si、Mo、V的軸承鋼在鉻軸承鋼中加入Si、Mn可提高淬透性，如GCr15SiMn、GCr15SiMnMoV等。為了節(jié)鉻，加入Mo、V可得到無鉻軸承鋼。如GSiMnMoV、GSiMnMoVRE等，其性能與GCr15相近。

GCr15A是 GCr15鋼經(jīng)過電渣重熔的一種精密專用軸承鋼。具有高純度、高密度，碳化物均勻性好的特點，疲憊性能優(yōu)于普通 GCr15軸承鋼。適宜制造軍用軸承產(chǎn)品，專用軸承、航空發(fā)動機軸承、精密儀表、精密主軸軸承等。

●化學(xué)成份：
碳 C ：0.95～1.05
硅 Si：0.15～0.35
錳 Mn：0.20～0.40
硫 S ：≤0.020
磷 P ：≤0.027
鉻 Cr：1.30～1.60
鎳 Ni：≤0.30
銅 Cu：≤0.25

●力學(xué)性能：
抗拉強度 σb (MPa)：1902
沖擊功 Akv (J)：26
硬度：63HRC
試樣尺寸：某試樣

●軸承鋼鍛造溫度

（1）始鍛溫度：1150（1120）終鍛溫度：850（800）度。

（2）鍛造前清除表面缺陷，盡量預(yù)熱后在快速加熱。

（3）溫加工時，應(yīng)避免200~400度的藍(lán)脆區(qū)。熱加工時，應(yīng)避免進(jìn)入高溫脆區(qū)（大于1250）。應(yīng)盡量避免進(jìn)入熱脆區(qū)（800~~950度）。

●鍛后熱處理

（1）鍛后——預(yù)先熱處理（球化退火）——最終熱處理（淬火+低溫回火）

（2）球化退火目的：降低硬度，便于加工，為淬火做準(zhǔn)備。

球化退火過程：加熱到750~~770度，保溫一定時間，在緩慢冷卻到600度以下空冷。

●熱處理規(guī)范及金相組織：

普通退火：790-810度加熱，爐冷至650度后，空冷——HB170-207

等溫退火：790-810度加熱，710-720度等溫，空冷——HB207-229

球化退火：軸承鋼預(yù)先熱處理是球化退火。其目的不僅是降低鋼的硬度，以利于切削加工，更重要的是獲得細(xì)的球狀球光體和均勻分布的過剩的細(xì)粒狀碳化物，為零件的最終熱處理做組織準(zhǔn)備。

高碳鉻軸承鋼的球化退火是為了獲得鐵素體基體上均勻分布著細(xì)、小、勻、圓的碳化物顆粒的組織，為以后的冷加工及最終的淬回火作組織準(zhǔn)備。傳統(tǒng)的球化退火工藝是在略高于Ac1的溫度（如GCr15為780~810℃）保溫后隨爐緩慢冷卻（25℃/h）至650℃以下出爐空冷。該工藝熱處理時間長（20h以上），且退火后碳化物的顆粒不均勻，影響以后的冷加工及最終的淬回火組織和性能。之后，根據(jù)過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變特點，開發(fā)等溫球化退火工藝：在加熱后快冷至Ar1以下某一溫度范圍內(nèi)（690~720℃）進(jìn)行等溫，在等溫過程中完成奧氏體向鐵素體和碳化物的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變完成后可直接出爐空冷。該工藝的優(yōu)點是節(jié)省熱處理時間（整個工藝約12~18h）, 處理后的組織中碳化物細(xì)小均勻。另一種節(jié)省時間的工藝是重復(fù)球化退火：第一次加熱到810℃后冷卻至650℃，再加熱到790℃后冷卻到650℃出爐空冷。該工藝雖可節(jié)省一定的時間，但工藝操作較繁。

各種軸承鋼淬火+低溫回火及硬度表

鋼號淬火溫度及淬火介質(zhì) 低溫回火硬度HRC

GCR6 800~820 水或油 150~170 62~64
GCR9 800~830 水或油 150~170 62~64
GCR9SIMN 810~820 水或油 150~160 62~64
GCR15 820~846 油 150~160 62~64
GCR15SIMN 800~840 油 150~170 62~64

（三）淬火及淬火介質(zhì)

（1）淬火顏色（經(jīng)驗）白色最硬而脆，黃色硬而韌，蘭色軟而韌。

（2）淬火介質(zhì)

A 水：一般溫度不超過40度，不得有油，肥皂等雜質(zhì)。
B 鹽及堿的水溶液：水中加百分之5~10的鹽或堿。
鹽溶液冷卻速度是水的十倍，硬度高而均勻，但組織應(yīng)力大，有一定的銹蝕作用。溫度小于60度無油軸承。

堿溶液（苛性納水溶液）腐蝕性大，適應(yīng)范圍小。
C 油：包括機油，錠子油，變壓器油，柴油等?？蓽p小變形與開裂。不適用碳鋼。油溫度：在60~~80度，最高不超過100~120度。

（四）回火溫度

軸承鋼采用低溫回火。溫度：150~250度?？稍诒３指哂捕群透吣湍バ缘那疤嵯拢档蛢?nèi)應(yīng)力和脆性，以免使用時崩裂或過早損壞。硬度HRC：58~~64。

●熱處理規(guī)范及金相組織：
熱處理規(guī)范：850～860℃淬火，油冷；160℃回火2h。

金相組織：回火馬氏體。

3.正火：900-920度加熱，空冷——HB270-390

4.高溫回火：650-700度加熱，空冷——HB229-285

5.淬火：860度加熱，油淬——HRC62-66

6.低溫回火：150-170度回火，空冷——HRC61-66

7.碳氮共滲：820-830度共滲1.5-3小時，油淬，-60度至-70度深冷處理 +150度至+160回火，空冷——HRC≈67

冷處理工藝

淬火后在室溫停留：淬火后，一定要使套圈內(nèi)外均勻冷至室溫后進(jìn)行冷處理，否則容易開裂，冷至室溫后馬上冷處理（一般不超過30min），否則會中止奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變。

冷處理溫度：冷處理的溫度主要根據(jù)鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變終止溫度Mf，另外還要考慮冷處理對機械性能的影響及工藝性等因素。對于GCr15鋼，冷處理選用-70℃；精度要求不甚高的套圈或設(shè)備有限制時，冷處理溫度可選為-40～-70℃；超精密軸承，可在-70℃～-80℃之間進(jìn)行冷處理。過冷的溫度影響軸承沖擊疲勞和接觸壽命。

冷處理保溫：雖然大量馬氏體的轉(zhuǎn)變是在冷到一定溫度傾刻間完成的，但為使一批套圈表面與心部都均勻達(dá)到冷處理溫度，需要一定的保溫時間，一般為1～1.5h。

冷處理后的回火：套圈冷處理后放在空氣中,其溫度緩慢升至室溫后及時進(jìn)行回火。溫升不能太快，否則容易開裂；回火及時，否則套圈內(nèi)部較大的殘余應(yīng)力會導(dǎo)致套圈開裂，一般不超過2h。

5. 熱處理及組織性能軸承鋼的熱處理主要為球化退火、淬火和低溫回火。
(1)
(2) 淬火和低溫回火淬火溫度要求十分嚴(yán)格，溫度過高會過熱，晶粒長大，使韌性和疲勞強度下降，且易淬裂和變形；溫度過低，則奧氏體中溶解的鉻量和碳量不夠，鋼淬火后硬度不足。GCr15鋼的淬火溫度嚴(yán)格控制在820℃～840℃范圍內(nèi), 回火溫度一般為150℃～160℃。

GCr15鋼淬火溫度對機械性能的影響

軸承鋼淬火后的組織為極細(xì)的回火馬氏體、均勻分布的粒狀碳化物以及少量殘余奧氏體。

GCr15鋼淬火、回火后的顯微組織

精密軸承必須保證在長期存放和使用中不變形。引起變形和尺寸變化的原因主要是存在有內(nèi)應(yīng)力和殘余奧氏體發(fā)生轉(zhuǎn)變。為了穩(wěn)定尺寸，淬火后可立即進(jìn)行“冷處理”（-60℃～-50℃），并在回火和磨削加工后，進(jìn)行低溫時效處理（120℃～130℃, 保溫5小時～10小時）。

鋼

種

鋼號

化學(xué)成分/（%）

熱處理

機械性能

C

Mn

Si

Cr

Ni

其他

淬火溫度

回火溫度

σb/

MPa

σ0.2/

MPa

δ/%

ψ/%

HB

℃

℃

淬火介質(zhì)

回火介質(zhì)

調(diào)

質(zhì)

鋼

38CrA

0.34～0.42

0.5～0.8

0.17～0.37

0.8～1.1

860油

590油

950

800

12

50

169～321

40CrA

0.35～0.46

0.5～0.8

0.17～0.37

0.8～1.1

850油

590油

1000

800

9

45

267～302

30CrMnSiA

0.28～0.35

0.8～1.1

0.9～1.2

0.8～1.1

880油

550油

1100

850

10

45

302～363

37CrNi3A

0.33～0.41

0.25～0.55

0.17～0.37

1.2～1.6

3.0～3.5

820油

550油

1100

1000

9

50

≥269

38CrMoAlA

0.35～0.42

0.3～0.6

0.17～0.37

1.35～1.65

0.15～0.25Mo

0.7～1.1Al

940油

640

1000

850

15

50

306～332

40CrNiMoA

0.36～0.44

0.5～0.8

0.17～0.37

0.6～0.9

1.25～1.75

0.15～0.25Mo

860油

580油

1090

970

15

58

306～332

30Ni4CrMoA

0.26～0.33

0.2～0.6

0.1～0.4

1.2～1.5

3.3～4.3

0.3～0.6Mo

35Cr2Ni4MoA

0.3～0.4

0.3～0.6

0.15～0.4

1.6～2.0

3.5～4.2

0.25～0.6Mo

滲

碳

鋼

15CrA

0.15

0.7～1.0

860油

160空

600

400

15

50

211～298

20MnV

0.20

1.2～1.5

0.1V

800油

200空

850

650

14

50

12CrNi3A

0.1～0.16

0.3～0.6

0.6～0.9

3.0

860油

160

950

700

11

55

220～267

20MnMoB

0.16～0.24

0.9～1.2

0.2～0.3Mo

0.001～0.005B

880油

200空

1100

900

10

50

16Cr2MnTiA

0.13～0.18

1.0～1.3

1.05～1.80

≤0.25

0.06～0.12Ti

830油

170空

1100

880

11.5

53

306～401

12Cr2Ni4A

0.10～0.15

0.3～0.6

1.25～1.65

3.25～3.65

800油

160空

1000

880

12

55

291～391

20SiMnMoVA

0.17～0.24

1.3～1.6

0.5～0.8

≤0.25

0.3～0.4Mo

0.15～0.25V

900油

200空

1150

950

10

50

18CrNi4A

0.15～0.20

0.3～0.6

≤0.35

0.8～1.1

3.7～4.3

0.05V

18Cr2Ni4WA

0.14～0.20

0.25～0.55

1.35～1.65

4.0～4.4

0.8～1.2W

870油

160空

1150

850

11

45

341～401

超

高

強

度

鋼

40CrMnSiMoV

0.37～0.42

0.8～1.2

1.2～1.6

1.2～1.5

0.07～0.12V

0.45～0.6Mo

920油

200

1943

13.7

45.4

40CrNi2Si2MoVA

(300M)

0.38～0.43

0.60～0.90

1.45～1.80

0.7～0.95

1.65～2.00

0.30～0.50Mo

≥0.05V

871油

300(空)

(二次)

≥1862

≥1517

≥8

≥30

≤241

40CrNiMoA

(AISI4340)

0.37～0.44

0.6～0.8

0.2～0.35

0.7～0.9

1.65～2.0

0.2～0.3Mo

0.4～0.5Mo

900油

230

1820

1560

8

30

35Si2Mn2MoV

0.32～0.38

1.60～1.90

1.45～1.75

0.1～0.2V

920油

250

1840

1580

12

46

30Si2Mn2MoWV

0.27～0.31

1.5～2.0

2.0～2.5

0.05～0.15V

0.4～0.6W

0.55～0.75Mo

950油

250

≥1900

≥1500

10

25

30CrMnSiNi2A

0.26～0.38

1.00～1.30

0.9～1.2

0.9～1.2

1.4～1.8

900油

250

1700

1530

13.5

49

GC-19

0.32～0.37

0.8～1.2

0.8～1.2

1.3～1.7

2.0～2.5Mo

0.4～0.5V

1020油

550

1895

10.5

46.5

彈

簧

鋼

65Mn

0.62～0.7

0.9～1.2

0.17～0.37

870油

460

1300

1200

5

25

60Si2Mn

0.57～0.65

0.6～0.9

1.5～2.0

870油/水

460

1300

1200

5

25

70Si3MnA

0.66～0.74

0.6～0.9

2.4～2.8

860油

420

1800

1600

5

20

50CrVA

0.46～0.54

0.5～0.8

0.17～0.37

0.8～1.10

0.1～2.2V

850油

520

1300

1100

10

45

65Si2MnWA

0.61～0.69

0.7～1.0

1.5～2.0

0.8～1.2W

850油

420

1900

1700

5

20

55SiMnMoVNb

0.52～0.6

1.0～1.3

0.4～0.7

0.08～0.15V

0.3～0.4Mo

0.01～0.03Nb

880油

530

≥1400

≥1300

≥7

≥35

60Si2MnBRE

0.56～0.64

0.6～0.9

1.6～2.0

0.001～0.005B

0.15～0.2RE

870油

460

≥1600

≥140

≥5

≥20

軸

承

鋼

GCr6

1.05～1.15

0.15～0.35

0.2～0.4

0.4～0.7

810水/油

155空

62～64(HRC)

GCr9

1.0～1.1

0.15～0.35

0.2～0.4

0.9～1.2

820水/油

160空

62～64(HRC)

GCr9SiMn

1.0～1.1

0.9～1.2

0.4～0.7

0.9～1.2

820水/油

160空

62～66(HRC)

GCr15

0.95～1.05

0.2～0.4

0.15～0.35

1.3～1.65

830水/油

160空

62～66(HRC)

GCr15SiMn

0.95～1.05

0.9～1.2

0.4～0.65

1.3～1.65

830油

170空

≥62(HRC)

GSiMnMoV

0.95～1.10

0.75～1.05

0.4～0.65

0.2～0.3V

0.2～0.4Mo

790油

170空

≥62(HRC)

鋼

種

鋼號

化學(xué)成分/（%）

熱處理

機械性能

C

Mn

Si

Cr

Ni

其他

淬火溫度

回火溫度

σb/

MPa

σ0.2/

MPa

δ/%

ψ/%

HB

上一條常用塑膠模具鋼材

下一條 20CrNiMo與8620鋼化學(xué)成分及機械性能