轴承钢化学成分分析

自1901年起，世界各国就采用高碳铬钢（含碳1.0%左右，含铬0.50%～1.65%）来制造滚动轴承，一直沿用到现在。例如，我国的GCr15和苏联的ЩX15、美国的SAE 52100、瑞典的SKF3、英国的E.N.31等，其化学成分都很相近。

碳 轴承钢中含碳为0.90%～1.15%，属于过共析钢。在淬火、低温回火后可以得到很高的强度和硬度。其组织为隐针状马氏体加均匀分布的细粒状碳化物。在同样的硬度时，马氏体加均匀细粒状碳化物的组织比单纯马氏体组织耐磨性高，所以轴承钢的碳含量应选择在过共析的范围。当然，过高的含碳量会增大钢的脆性，也是不适宜的。

铬 铬是一种形成碳化物的元素。在室温平衡状态，铬与碳形成（Fe，Cr）3C型碳化物。退火时，这种碳化物集聚的倾向性较无铬的碳化物为小。因此，铬的加入能使碳化物细化，并使其在钢中分布均匀；经淬火、低温回火后，可提高钢的耐磨性、强度、硬度、弹性极限和屈服点。同时，铬能增加奥氏体的稳定性，显著提高淬透性。按YB 9—1959，GCr6、GCr9、GCr15含铬量不同，使用尺寸也不同。但是，含铬量过高（在1.65%以上时），会促使残余奥氏体量增加，使钢的硬度减小；并且不易获得均匀的组织，影响钢的韧性。所以，轴承钢的含铬量宜在0.50%～165%之间。

铬与碳形成的（Fe，Cr）3C型碳化物，在900℃以上才能全部溶解。在一般正常淬火温度，溶解到奥氏体中的铬，约为总量的一半。增加钢中含铬量，相当于增加含碳量，使自由碳化物的数量增多。实际采用的轴承钢，往往在含铬量提高时，含碳量则稍降低一些。例如，GCr6含碳1.05%～1.15%，GCr9为1.00%～1.10%，GCr15为0.95%～1.10%。

锰与硅 除了GCr9SiMn、GCr15SiMn两个牌号外，锰、硅是炼钢时为了脱氧去硫而加入的。正常含量的锰和硅对热处理没有甚么坏影响。最近有研究指出，碳和铬的含量提高时，将使碳化物的网状组织更加严重。而锰和硅却有相反的作用。提高锰和硅的含量，可以使碳化物网容易破碎。

锰加入钢中，部分溶解于铁素体，增加铁素体的硬度和强度。同时，锰能显著提高淬透性。当含锰量达到1.00%～1.20%时，钢的强度增大，而塑性不受影响。但是，若含锰量再提高，会使残余奥氏体量增加，并使钢的过热敏感性和形成淬火裂纹的倾向增大。因此，高碳铬钢的含锰量宜在1.20%以下。在GCr9SiMn和GCr15SiMn中，锰的含量均为0.90%～1.20%。

硅对淬火、低温回火时钢的冲击韧性有良好影响，而且能降低钢的过热敏感性。当硅单独加入，提高淬透性的能力很小，但在铬钢或铬锰钢中加入硅，也能显著提高钢的淬透性。因此，GCr9SiMn常用于代替GCr15，大截面滚动轴承零件采用GCr15SiMn。在轴承钢中，硅的缺点是：会使产生裂纹的倾向增加，并加剧脱碳现象。因此，硅的含量应加以限制。(www.xing528.com)

根据我国的资源情况，在钢中充分利用富产元素硅、锰，以节约铬，满足轴承工业的需要非常必要。含硅、锰较高的轴承钢，在石油机械制造中已经开始推广使用。

其他元素 含量应尽量少。

硫含量增高，使钢中硫化物夹杂含量增多，并聚集成片，使轴承工作面剥皮和开裂，导致轴承零件过早损坏。轴承钢中硫含量不应大于0.020%。

磷促使晶粒长大和脆性增加，使淬火时和研磨时形成裂纹的倾向增大。轴承钢中磷含量不应大于0.027%。

镍降低淬火层的硬度。铜易引起时效硬化，影响轴承的精度。轴承钢中，含镍量不得大于0.30%，含铜量不得大于0.25%，铜和镍的总含量不得大于0.50%。