GCr15高碳铬轴承钢丝

高碳铬轴承钢GCr15是世界上生产量最大的轴承钢，含碳Wc为1%左右，含铬量Wcr为1.5%左右，从1901年诞生至今100多年来，主要成分基本没有改变，随着科学技术的进步，研究工作任在继续，产品质量不断提高，占世界轴承钢生产总量的80%以上。以至于轴承钢如果没有特殊的说明，那就是指GCr15。我国已生产高碳铬不锈轴承钢，主要钢号有9Cr18；渗碳轴承钢，主要钢号有G20CrMo；铬轴承钢，主要钢号有GCr15。

GCr15轴承钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。该钢冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形成白点敏感性能大，有回火脆性。综合性能良好.球化退火后有良好的切削加工性能.淬火和回火后硬度高而且均匀,耐磨性能和接触疲劳强度高.热加工性能好.含有较少的合金元素,价格比较便宜。

轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢。轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限。对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格，是所有钢铁生产中要求最严格的钢种之一。1976年国际标准化组织ISO将一些通用的轴承钢号纳入国际标准，将轴承钢分为：全淬透型轴承钢、表面硬化型轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢等四类共17个钢号。轴承在工作时承受着极大的压力和摩擦力，所以要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限。对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格，是所有钢铁生产中要求最严格的钢种之一。

GCr15轴承钢丝应用领域

轴承钢是用于制造滚动轴承的滚珠，滚柱和套筒等的钢种，也可用于制作精密量具，冷冲模，机床丝杠、如冲模、量具、丝锥及柴油机油泵的精密配件。轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢。淬火和回火后硬度高而均匀，耐磨性、抗解除疲劳强度高。热加工性好。球化退火后有良好的可加工性，但对形成白点敏感。可用于制造壁厚≤12mm、外径≤250mm的各种轴承套圈；也用于尺寸范围较宽的滚动体，如钢球、圆锥滚子、圆柱滚子、球面滚子、滚针等；还用于制造模具、精密量具以及其他要求高耐磨性、高弹性极限和高接触疲劳强度的机械零件。主要用于制造内燃机、电机车、机床、拖拉机、轧钢设备、钻探机、铁道车辆以及矿山机械等传动轴上的钢球、滚子和轴套等。

GCr15轴承钢丝的基本要求

①严格的化学成分要求。

②较高的尺寸精度要求，对于使用在高速镦锻机上锻造的热轧退火棒料，应该对其尺寸精度有更高的要求。

③特别严格的纯洁度要求。

④严格的低倍组织和显微（高倍）组织要求。

⑤特别严格的表面缺陷和内部缺陷要求。

⑥严格的碳化物不均匀性要求。

⑦严格的表面脱碳层深度要求。

⑧其他要求：在轴承钢材料标准中还对轴承钢的冶炼方法、氧含量、退火硬度、断口、残余元素、火花检验、交货状态、标识等有严格的要求

GCr15轴承钢丝性能要求

为了满足以上对动轴承的性能的要求，对轴承钢材料提出了以下一些基本的性能要求：

1）高的接触疲劳强度，

2）热处理后应具有高的硬度或能满足轴承使用性能要求的硬度，

3）高的耐磨性、低的摩擦系数，

4）高的弹性极限，

5）良好的冲击韧性和断裂韧性，

6）良好的尺寸稳定性，

7）良好的防锈性能，

8）良好的冷、热加工性能。

GCr15轴承钢丝技术标准

中国GB/T18254-2016

日本JIS G4805:1991

美国ASTM A295:1998

统一数字代号:B00150

轴承钢生产主要执行GB/T18254-2002标准和适应于精锻轴承用户要求的莱钢GCr15JD质量协议，其中GCr15JD协议质量要求严于GB/T18254-2002标准 ，GCr15JD要求氧含量≤10ppm、中心偏析级别≤1.0级、成分控制、定尺和尺寸偏差等均严于GB/T18254-2002标准。

GCr15轴承钢丝化学成分

GCr15轴承钢丝物理性能

轴承钢的物理性能主要以检查显微组织、脱碳层、非金属夹杂物、低倍组织为主。一般情况下均以热轧退火、冷拉退火交货。交货状态应在合同中注明。钢材的低倍组织必须无缩孔、皮下气泡、白点及显微孔隙。中心疏松、一般疏松不得超过1.5级，偏析不得超过2级。钢材的退火组织应为均匀分布的细粒状珠光体。脱碳层深度、非金属夹杂物和碳化物不均匀度应符合相应有关国家标准规定。

GCr15轴承钢丝力学性能

1、淬火温度的影响。GCr15钢的正常淬火加热温度为830-860℃，多用油冷，最佳淬火加热温度为840℃，淬火后的硬度达到63-65HRC。在实际生产条件下，根据模具有效截面尺寸和淬火介质的不同，所用的淬火温度可稍有差别。如尺寸较大或用硝盐分级淬火的模具，宜选用较高淬火温度（840-860℃），以便提高淬透性，获得足够的淬硬层深度和较高的硬度；尺寸较小或用油冷的模具一般选用较低的淬火温度（830-850℃）。相同规格的模具，在箱式炉中加热应比盐浴炉加热温度稍高。

2、回火温度的影响。随着回火温度升高，回火后的硬度下降。回火温度超过200℃后，将进入第一类回火脆性区。所以，GCr15钢的回火温度一般为160-180℃

GCr15轴承钢丝工艺流程

（1）50吨及以上UHP电炉冶炼→60吨及以上LF炉精炼→60吨及以上VD炉真空处理→合金钢方坯或矩形坯连铸（260mm×300mm、180mm×220mm）→缓冷或热送→轧材→精整→检验入库。

（2）90吨及以上转炉冶炼→100吨及以上LF炉精炼→100吨及以上RH炉真空处理→合金钢方坯或矩形坯连铸→（如：320mm×340mm、240mm×240mm）缓冷或热送→轧材→精整→检验入库。

GCr15轴承钢丝热处理工艺

1、不完全退火：加热770~790℃，保温后随炉冷却至550℃以下出炉空冷，硬度要求187~229HBS，工艺特点Ac1=745℃，Accm=900℃，加热温度应在Ac1~Accm之间。

2、等温球化退火：加热770~790℃，680~700℃等温后随炉冷却至550℃以下出炉空冷，硬度要求187~229HBS，工艺特点加热温度应在Ac1~Accm之间，等温温度应低于Ar1=700℃线20℃，以获得粒状珠光体组织。

3、去应力退火：加热600~700℃，保温，炉冷，模具钢硬度要求187~229HBS，工艺特点消除残余应力，消除加工硬化。

4、正火：加热930~950℃，保温，空气，硬度要求为302~388HBS，加热温度高于Accm，消除偏析、带状组织，网状组织，细化晶粒。

5、下贝氏体等温淬火：加热855~875℃，保留50-70min，220-240℃硝盐浴等温3-4小时，后70-80℃热水冲洗，硬度要求58~62HRC。对于大型轴承零件，还需进行260℃回火，保温2.5小时。等温淬火组织为下贝氏体+碳化物+少量马氏体+极少量残余奥氏体，淬火变形很小，强度高，韧性好。

6、下贝氏体等温淬火：加热830~850℃，240~300℃硝盐浴等温，后出浴空冷，硬度要求58~62HRC，Ms=202℃，等温淬火组织为下贝氏体+碳化物+少量马氏体+极少量残余奥氏体，淬火变形很小，强度高，韧性好。

7、回火：加热150~190℃，保温2h，炉冷，硬度58~62HRC，工艺特点为强调硬度取下限，强调韧性取上限。

8、调质：淬火加热840~860℃，油冷，回火加热660~680℃，保温后炉冷或空冷，硬度要求为197~217HBS，特点是高温淬火可以消除碳化物组织的缺陷，高温回火得到的细小的回火索氏体组织，为再淬火做组织准备，在改善韧性同时，提高强度，再淬火，加热温度820~840℃，油冷。

8、固体渗硼：渗硼加热920℃，保温5h，油冷。渗剂3%B4C+5%KBF4+5%（NH2）2CO+87%SiC硬度要求1500~1700HV，表面获得高硬度的硼化物层，心部为淬火组织，渗层厚度0.145mm。

9、液体渗铬：加热950℃，保温4h，油冷。渗剂15%Cr2O3+12.5%稀土硅镁+72.5%硼砂，硬度要求1665HV，渗层厚度0.01056mm。提高表面硬度、耐磨性与耐腐蚀性。

10、液体渗钒：加热950℃，保温4h，降温860℃，保温2h；升温950℃，保温4h，油冷。渗剂90%BaCl2+7%V2O5+3%Na2B4O7+Al粉，硬度要求2500HV0.1，工艺特点为渗层厚度0.020mm，提高表面硬度，耐磨性。