GCr15钢的淬透性影响研究+文献综述(3)
2.2 GCr15钢
一般来说，凡是用于制造各类轴承的钢材都可以统称为轴承钢，轴承钢的种类比较繁多，按照其使用特点可以将轴承钢分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢、耐冲击轴承钢、特大型轴承钢以及防磁轴承钢等。其中高碳轴承钢是最常用的轴承内外圈以及滚动体用材料，其主要牌号有：GCr15、GCr9、GCr6、GCr15SiMn等。他们主要用于制造通常工作条件下的主轴轴承、一般轴承以及微型轴承。由于耐蚀性以及淬透性的原因，GCr9、GCr6现在在行业中已经很少使用了。GCr15钢其含碳量为0.95%~1.05%之间，仅就含碳量而言是属于高碳钢范畴，其较高的含碳量保证了GCr15钢淬火后具有较高的硬度以及耐磨性，加入了1.35%~1.65%的铬后，提高了金属的耐蚀能力，现在国际上通用的轴承钢如美国的52100，法国的100C6，日本的SUJ-2，德国的100Cr6都是此成分的，即与中国的GCr15成分相近，仅有微小的差别，由于GCr15在油中的淬透性直径为25mm，为保证大直径，大壁厚轴承零件的淬透需求，在GC15基础上又加入了Si、Mn元素，出现了GCr15SiMn，提高了淬透能力，使油淬的临界淬透直径增加至40mm。为满足贝氏体轴承生产，在GCr15基础上添加了Mo元素，形成贝氏体轴承钢GCr18Mo。该种钢等温淬火后可得到细小的下贝氏体组织。[1]
我国现有的两条工艺和装备均现代化的轴承钢生产线：
（1）30t高功率电炉初炼→LFV钢包精炼→模铸→钢锭均热→初轧机开坯→探伤→精整 横列式机组加高刚度轧机或17机架粗轧、中轧、精轧机组精轧→连续炉球化退火→无损检测→检验入库。
（2）100t 超高功率电炉初炼（EBT）→LF→VD钢包精炼→连铸→17机架粗轧、中轧、精轧机组精轧→连续炉球化退火→无损检测→检验入库，或100t超高功率电炉初炼（EBT）→LF→VD钢包精炼模铸钢锭均热→初轧机开坯→酸洗→探伤→精整→横列式机组加高刚度轧机或17机架粗轧、中轧、精轧机组→连续炉球化退火→无损检测→检验入库。产品质量:O总=(7～8)×10－6，Ti=(12～25) ×10－6。
与采用球化退火+淬回火工艺处理的GCr15轴承钢相比，采用固溶+高温回火+淬回火工艺处理的GCr15轴承钢具有较高的硬度和抗拉强度值，但其冲击韧性偏低。[2]GCr15轴承钢高强度和高硬度的获得归结于其组织中细小、均匀弥散分布的碳化物和细小晶粒的隐晶马氏体；较低韧性与组织中过多的未溶碳化物及马氏体中较高的含碳量有关。预处理都为球化退火、终处理回火温度不同时，较低回火温度（160℃）工艺处理的GCr15轴承钢可获得良好的强韧性能。[3]
2.3 GC15钢的生产及应用现状
2002年时我国生产的轴承钢在产量和质量方面都有很大的提高。大冶钢厂的真空脱气精炼GCr15钢的氧含量已由电弧炉大气下熔炼的30×10-6降到11×10-6，材料的疲劳寿命提高两倍以上。与SKF轴承钢相比，无明显差异，接近ESR钢水平，达到国际优质钢水平；上钢五厂在电弧炉中氧化、精炼、将磷、钛降到较低水平；用钢包炉真空脱气，把氢降到3×10-6以下，然后供氢综合精炼，生产出氢、氧、硫、钛含量总计小于70×10-6的超纯轴承钢。两家轴承钢的D型夹杂物也达到了国际高标准水平。
轴承钢的优劣主要体现在纯净度均匀性和表面质量三个方面。材料的纯净度是指材料中的夹杂物含量。目前国内外轴承钢生产企业都严格控制钢中的含氧量，因为钢中的氧基本上是以夹杂物的形式存在的。瑞典SKF公司和日本山阳特殊钢公司在轴承钢氧含量与疲劳寿命的关系方面做过大量的试验研究，得出了明确的结论: 当氧含量从非精炼钢的40×10－6降到精炼钢的10×10－6时，轴承的疲劳寿命可提高10倍。若氧含量降到5×10－6，轴承疲劳寿命是非精炼钢的30倍，与真空自耗和电渣重熔钢相当。