滚动轴承钢的特点和应用

滚动轴承钢主要用来制造滚动轴承的滚动体、内外套圈。当轴转动时，位于轴承正下方的钢球承受轴的颈向载荷最大。由于接触面积小，其接触应力可达1500～5000MPa，应力交变次数达每分钟数万次。常见的失效方式为由于接触疲劳破坏而产生的麻点或剥落，由于长期摩擦造成磨损而丧失精度，由于处于润滑油环境下带来的锈蚀。因此对这类零件提出的性能要求为具有高的接触疲劳强度、高硬度、高耐磨性，以及良好的耐蚀性。

（1）应用与性能特点

滚动轴承钢主要用于制造滚动轴承的内、外套圈以及滚动体，此外还可用于制造某些工具，如模具、量具等，如图8.11所示。由于滚动轴承在工作时承受很大的交变载荷和极大的接触应力，受到严重的摩擦磨损，并受到冲击载荷、大气和润滑介质腐蚀的作用，因此，这就要求滚动轴承钢必须具有高而均匀的硬度和耐磨性、高的接触疲劳强度、足够的韧性和对大气的耐蚀能力。

图8.11　滚动轴承钢应用举例

（2）化学成分特点。

滚动轴承钢中碳的质量分数为0.95%～1.10%，以保证具有高硬度、高耐磨性和高强度。其主加元素为Cr，辅加元素为Si、Mn、V、Mo。

Cr的作用是能提高淬透性，并形成（Fe，Cr）3C，细小且均匀分布，从而提高钢的耐磨性和接触疲劳强度；能提高钢的耐回火性及耐蚀性。其缺点是当ωC＞1.65%时，会增大残留奥氏体量，并增大碳化物的带状分布趋势，使钢的硬度和疲劳强度下降。因此，为进一步提高钢的淬透性，可补加Si来制造大型轴承。而通过加入V、Mo，可阻止奥氏体晶粒长大，防止过热，还可进一步提高钢的耐磨性。

（3）热处理特点

滚动轴承钢的最终热处理是淬火+低温回火，组织为极细的回火马氏体、均匀分布的细粒状碳化物及微量的残留奥氏体，硬度为61～65HRC。淬火温度要求十分严格，过高会引起奥氏体晶粒长大，出现过热；过低则奥氏体中铬与碳溶解不足，影响硬度。(www.xing528.com)

对于精密轴承，为稳定其尺寸，保证长期存放和使用中不变形，淬火后可立即进行冷处理，并且在回火和磨削加工后进行120～130℃保温5～10h的尺寸稳定化处理，尽量减少残留奥氏体量，并充分去除应力。

（4）钢种、牌号与应用。

我国轴承钢主要分为以下两类。

1）铬轴承钢

最有代表性的铬轴承钢是GCr15，使用量占轴承钢的绝大部分。由于其淬透性不是很高，故多用于制造中、小型轴承，也常用来制造冷冲模、量具、丝锥等。可添加Si、Mn提高淬透性（如GCr15MnSi钢等），用于制造大型轴承，如表8.6所示。

表8.6　滚动轴承钢的牌号、化学成分及退火硬度

2）无铬轴承钢

为了节约铬，在GCr15基础上研究出了以Mo代Cr，并加入稀土，使钢的耐磨性有所提高的无铬轴承钢，如GSiMnV、GSiMnMoVRE等，其性能与GCr15相近。