1.高碳铬钢
常用的轴承钢是高碳铬钢。 其特点是可以从表面到心部淬硬到HRC58~66的高硬度范围,故又称全淬硬钢。 这种钢材价格便宜,是世界上使用最广泛的钢材。 这类钢分为铬钢、铬钼钢、铬锰硅钢和铬锰钼钢四类。 20世纪60年代到1970年代,各国高碳铬钢中的铬含量都有一定程度的提高,大多数国家都会制造滚动体铬含量较低的原高碳铬钢(相当于GCr6)我国曾经使用的钢种)被废弃,代之以制造套圈的同种钢种(相当于我国的GCrl5钢),而各国轴承钢的实际铬含量大多在其标准范围的上限范围内,有的略高于其标准。 我国轴承钢新标准YB(T)1-80也将应用最广泛的轴承钢GCr15的最低铬含量从1.30%提高到1.40%。 此外,20世纪70年代以来,一些国家提高了轴承钢中的钼含量或增加了含钼轴承钢新品种,以获得更好的淬透性和细化晶粒。
2.渗碳轴承钢
渗碳钢是轴承行业最早使用的钢种,目前正在开发中。 渗碳轴承钢用于制造在冲击载荷或振动条件下工作的轴承部件,如汽车、机车车辆、工程机械、轧机、农业机械中的轴承部件。 对此类钢的要求是:渗碳表层能淬硬至与高碳铬钢相同的硬度和疲劳强度,心部控制在HRG35-40的硬度范围内,并具有足够的韧性和韧性。良好的综合机械性能。 强度,表面保持压应力状态。 符合这一要求的钢制轴承耐冲击,表面不易破裂。 即使表面硬化层出现微裂纹,也不易扩展到内层。
渗碳轴承钢热处理工艺复杂,易产生脆性、软点、硬度不均等废品,成本较高。
为了保证渗碳轴承的强度,渗碳部件的表面硬度、从表层到内层的硬度分布以及心部硬度都很重要。 渗碳浓度应控制适度。 碳含量越高,使用寿命越长,但应在残余奥氏体含量允许的范围内。 由于碳含量高,因此残余奥氏体含量也高。 轴承尺寸稳定性差。 另外,为了提高淬透性,不宜过多添加某种元素,而应微量添加多种合金元素。
3.中碳轴承钢

在渗碳钢不能适应较大冲击的场合,常采用中碳锰钢、铬钢等制造轴承零件,多为低速、硬度要求不高的大型构件和各种尺寸的螺旋滚子。 。
最近开发的一些中碳钢品种如GCr15可用于制造各种尺寸的大、中、小型轴承部件。 这是一种很有前景的钢种,有望得到广泛应用。 其化学成分与GCrl5大致相同,但碳含量较低。 其特点是能显着改善钢中碳化物的不均匀性,获得均匀细小的球化退火组织,使微裂纹不易萌生和扩展,使疲劳强度和抗压强度高于GCr15。 由于碳含量较低,位错马氏体比例增加,对材料缺陷的敏感性降低。 其淬火硬度可以更高,铬含量与GCr15相同,因此GCr15的耐磨性、防锈性、回火稳定性、淬透性及各种机械性能与GCr15相当,而耐振动和冲击性负载高于GCr15。 同时该钢的工艺性能也较好。 降低了钢材生产和轴承制造成本,提高了轴承的使用寿命,因此可以在大范围内与GCrl5竞争。
4.高温轴承钢
(1)高温工作轴承钢的要求
核电系统、喷气发动机和燃气轮机等现代技术通常在数百至数千度的温度下运行。 显然,不能使用普通轴承钢。 必须使用高温轴承钢或其他耐高温材料。
一般认为超过120℃的温度工况就属于高温工况。 此时,普通轴承钢会发生组织变化,屈服强度降低,精度也会逐渐丧失; 当轴承工作温度超过轴承材料的回火温度时,其硬度会显着下降;当工作温度超过180℃时,硬度急剧下降,很快发生早期疲劳和磨损。
保证轴承在高温下的运行精度和使用寿命的中心环节是保证轴承在高温下具有足够的硬度和尺寸形状稳定性。 因此,对高温轴承钢提出以下要求:
1)高温硬度不低于HRC50~56; 金相组织稳定;
2)高温尺寸稳定性好,温度膨胀系数小,无明显组织变化,抗蠕变性能好,残余应力小;
3)具有良好的抗氧化性能,生成的氧化膜与基体结合牢固,具有良好的耐磨性和疲劳强度,抗热震性能好,能承受快速的温度变化,并具有良好的导热性;
4)轴承钢应具备的其他材料性能。
(2)常用的高温轴承钢可用于180℃以下的低载荷场合。 常用的轴承钢可采用高温回火(160-300℃)。 若硬度达不到要求,可用亚高温轴承钢代替。 这种钢的工作温度在250℃左右。 可在300℃左右至538℃以下的温度下使用。 高于此温度,则使用钴基、铬基或钼基合金来制造轴承。 当温度超过810℃时,可使用碳化钛、碳化钨等金属陶瓷。 材料,陶瓷材料如氧化锆可以在更高的温度下使用。 由此类材料制成的轴承可承受最高工作温度高达1650°C。

5.耐腐蚀轴承钢
几种高温轴承钢的使用寿命比较。 在普通轴承钢已无法胜任的腐蚀介质环境下,必须采用耐腐蚀轴承钢来制造轴承及其零件。 例如,在与水或水蒸气接触的液压机械中,在与水或水蒸气接触的液压机械中,在酸碱化工机械中,在与海水接触的船舶和船舶中; 仪器仪表中的轴承也常采用耐腐蚀钢制成,因为轴承的轻微腐蚀就会影响其测量精度和响应灵敏度; 食品工业中的轴承有时也采用耐腐蚀钢制成,因为希望轴承能够耐腐蚀,并且不会含有会造成食品污染的腐蚀性物质。 耐腐蚀轴承钢可分为两类:一类是马氏体不锈钢,用于对硬度要求较高的场合;一类是马氏体不锈钢耐高温的钢材,用于硬度要求较高的场合。 另一种是奥氏体不锈钢,用于需要更好的耐腐蚀性的场合。 前者常添加相当量的钼来代替部分铬,以提高耐海水腐蚀性能。 后者的硬度、承载能力和使用寿命均低于前者。
许多耐腐蚀钢还可以承受高温。 这两种钢经常共同使用,但它们的目标不同。 高温钢注重高温硬度以及高温尺寸和形状精度的稳定性,而耐腐蚀钢注重化学稳定性。 现代技术要求轴承在高温、高腐蚀性和无润滑条件下运行。 例如,新型原子锅炉中的轴承需要在钠溶液中运行。 上述高温轴承钢均无法适应。 在这种情况下,需要特殊的有色合金或陶瓷材料。 轴承已制造。
(1)高温工作轴承钢的要求
核电系统、喷气发动机和燃气轮机等现代技术通常在数百至数千度的温度下运行。 显然,不能使用普通轴承钢。 必须使用高温轴承钢或其他耐高温材料。
一般认为超过120℃的温度工况就属于高温工况。 此时,普通轴承钢会发生组织变化耐高温的钢材,屈服强度降低,精度也会逐渐丧失; 当轴承工作温度超过轴承材料的回火温度时,其硬度会显着下降;当工作温度超过180℃时,硬度急剧下降,很快发生早期疲劳和磨损。
保证轴承在高温下的运行精度和使用寿命的中心环节是保证轴承在高温下具有足够的硬度和尺寸形状稳定性。 因此,对高温轴承钢提出以下要求:

1)高温硬度不低于HRC50~56; 金相组织稳定;
2)高温尺寸稳定性好,温度膨胀系数小,无明显组织变化,抗蠕变性能好,残余应力小;
3)具有良好的抗氧化性能,生成的氧化膜与基体结合牢固,具有良好的耐磨性和疲劳强度,抗热震性能好,能承受快速的温度变化,并具有良好的导热性;
4)轴承钢应具备的其他材料性能。
(2)常用的高温轴承钢可用于180℃以下的低载荷场合。 常用的轴承钢均可采用高温回火(160~300℃)。 若硬度达不到要求,可用亚高温轴承钢代替。 这种钢的工作温度在250℃左右。 可在300℃左右至538℃以下的温度下使用。 高于此温度,则使用钴基、铬基或钼基合金来制造轴承。 当温度超过81℃时,可使用碳化钛、碳化钨等金属陶瓷。 材料,陶瓷材料如氧化锆可以在更高的温度下使用。 由此类材料制成的轴承可承受最高工作温度高达1650°C。
5.耐腐蚀轴承钢
几种高温轴承钢的使用寿命比较。 在普通轴承钢已无法胜任的腐蚀介质环境下,必须采用耐腐蚀轴承钢来制造轴承及其零件。 例如,在与水或水蒸气接触的液压机械中,在与水或水蒸气接触的液压机械中,在酸碱化工机械中,在与海水接触的船舶中; 仪器仪表中的轴承也常采用耐腐蚀钢制成,因为轴承的轻微腐蚀就会影响其测量精度和响应灵敏度; 食品工业中的轴承有时也采用耐腐蚀钢制成,因为希望轴承能够耐腐蚀,并且不会含有会导致食品污染的腐蚀性物质。 耐腐蚀轴承钢可分为两类:一类是马氏体不锈钢,用于硬度要求较高的场合;一类是马氏体不锈钢,用于硬度要求较高的场合。 另一种是奥氏体不锈钢,用于需要更好的耐腐蚀性的场合。 前者常添加相当量的钼来代替部分铬,以提高耐海水腐蚀性能。 后者的硬度、承载能力和使用寿命均低于前者。
许多耐腐蚀钢还可以承受高温。 这两种钢经常共同使用,但它们的目标不同。 高温钢注重高温硬度以及高温尺寸和形状精度的稳定性,而耐腐蚀钢注重化学稳定性。 现代技术要求轴承在高温、高腐蚀性和无润滑条件下运行。 例如,新型原子锅炉中的轴承需要在钠溶液中运行。 上述高温轴承钢均无法适应。 在这种情况下,需要特殊的有色合金或陶瓷材料。 轴承已制造。


