轴承钢
轴承钢的种类及特性介绍
一、轴承钢的主要种类
轴承钢并非单一材料，而是根据工作条件和性能要求细分为多个种类，对应不同牌号：
1、高碳铬轴承钢（最常见与核心类型）
代表牌号：GCr15（中国），AISI 52100（美国），SUJ2（日本），100Cr6（欧洲）。
成分特点：含碳量约1%，铬含量约1.5%。碳保证高硬度和耐磨性，铬提高淬透性、耐磨性和耐腐蚀性。
特性：经热处理（淬火+低温回火）后，具有极高的硬度（HRC61-65）、优异的抗接触疲劳强度、良好的耐磨性和尺寸稳定性。
应用：绝大多数通用滚动轴承的套圈和滚动体（如深沟球轴承、圆柱滚子轴承、调心滚子轴承等），是应用最广泛、最经济的轴承钢。
2、渗碳轴承钢（表面硬化型）
代表牌号：G20CrMo（中国），AISI 8620（美国），SCr420（日本），20MnCr5（欧洲）。
成分特点：低碳或中碳合金钢（碳含量通常<0.25%），常含铬、镍、钼等元素。
特性：通过渗碳（或碳氮共渗）及后续热处理，获得“表面硬（HRC58-62）、芯部韧”的性能组合。表面高硬度保证耐磨性和抗接触疲劳，韧性好的芯部能承受高冲击载荷和交变应力。
应用：承受强烈冲击载荷、重载荷或需要良好韧性的轴承部件，如大型轧机轴承、铁路轴承、汽车变速箱轴承、部分滚针轴承套圈等。
3、不锈轴承钢（耐腐蚀型）
代表牌号：马氏体型——G95Cr18（9Cr18，中国），AISI 440C（美国），SUS440C（日本）。高碳高铬（~1%C，17-18%Cr），通过热处理获得高硬度和一定的耐腐蚀性。高氮马氏体型——Cronidur 30（欧洲，含氮无镍）。在保持高硬度的同时，耐腐蚀性（尤其是耐点蚀）和纯净度优于440C。
特性：在保持高硬度和良好耐磨性的基础上，具有优异的耐腐蚀、耐锈蚀能力。高氮马氏体型综合性能更优。
应用：用于水、水蒸气、酸、碱等腐蚀性介质环境，或要求无油润滑、高洁净度的场合，如食品机械、医疗器械、化工泵、航海仪器等轴承。
4、高温轴承钢（耐热型）
代表牌号：G80Cr4Mo4V（8Cr4Mo4V，中国），M50（美国），SKH4（日本高速钢类）。通常基于高速工具钢或改良型热作模具钢。
成分特点：含钨（W）、钼（Mo）、钒(V）、钴（Co）等高熔点、高硬度的碳化物形成元素。
特性：具有高的高温硬度（红硬性）、高温耐磨性、高温接触疲劳强度和良好的高温尺寸稳定性。
应用：工作温度长期超过120°C（普通高碳铬轴承钢使用温度上限）直至400-500°C的轴承，如航空发动机主轴轴承、燃气轮机轴承等。
二、轴承钢的核心特性要求
无论哪种类型的轴承钢，都必须满足以下关键性能要求，以保证轴承的可靠性和长寿命：
1、高且均匀的硬度：滚动体和套圈需要极高的硬度（通常HRC58以上，普遍在60-65范围）以抵抗塑性变形和压痕。硬度的均匀性对防止早期失效至关重要。
2、极高的接触疲劳强度：轴承工作时，滚动体与滚道接触区域承受极高的交变接触应力（赫兹应力）。材料必须具有极强的抵抗由此产生的疲劳剥落（点蚀）的能力，这是决定轴承寿命的关键因素。
3、优异的耐磨性：减少滚动体和滚道之间、以及保持架与滚动体/套圈之间的摩擦磨损，维持精度，延长使用寿命。
4、良好的尺寸稳定性：轴承是精密部件，要求在长期使用或温度变化下，尺寸和形状保持稳定，防止游隙变化或精度丧失。这要求材料组织稳定，残余奥氏体含量低且稳定。
5、足够的韧性：承受冲击载荷、过载或装配应力而不发生脆性断裂。渗碳轴承钢的韧性优势尤为突出。
6、良好的淬透性：保证大型轴承零件在整个截面上都能获得均匀且满足要求的高硬度和组织，避免出现软点或过大的硬度梯度。
7、一定的防锈能力：虽然普通轴承常在油润滑下工作，但材料本身具有一定耐蚀性可防止储存和装配过程中的锈蚀。不锈钢轴承钢对此要求极高。
8、良好的工艺性能：包括冷热加工性能（如锻造、切削性）和热处理性能（如淬火变形倾向小、过热敏感性低）。
9、极高的纯净度与组织均匀性：钢中非金属夹杂物（氧化物、硫化物等）和碳化物不均匀性（网状、带状）是应力集中源，会显著降低接触疲劳寿命。现代优质轴承钢对纯净度（低氧、低钛含量）和微观组织均匀性要求极其严格。
