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1、轴承钢管生产培训教材2014-5 王钰德第一章 轴承钢原材料轴承钢分类轴承钢分类原材料原材料成分成分原材料原材料基本要求基本要求原材料常规原材料常规检验检验轴承材料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。轴承钢分类 轴承钢一般可分为高碳铬轴承钢，渗碳轴承钢, 不锈轴承钢,回转支承轴承用钢和特殊性能钢.分类钢种
2、高碳Cr轴承钢GCr15 GCr15SiMn GCr15Mo GCr18Mo渗碳轴承钢G20CrMo(A) G20CrNiMo(A)(C-8620) G20CrNi2Mo(A)(C-4320) G20Cr2Ni4(A) G10CrNi3Mo(A)(E-9310) G20Cr2Mn2Mo(A)不锈轴承钢9Cr18 9Cr18Mo 1Cr134Cr13回转支承轴承用钢42CrMo 5CrMnMo 50Mn特殊性能钢Cr4Mo4V QBe2轴承钢成份轴承钢成份中国美国日本德国SKFGCr1552100SUJ2100Cr6SKF3/3SGCr15SiMn52100.1100CrMn6SKF2GCr18
3、Mo100CrMo7SKF24G20CrNiMo8620SNCM22021NiCrMo22506G20CrNi2Mo4320SNCM22G20Cr2Ni43316SNC81514NiCr14中外高碳铬轴承钢化学成分比较（重量%）元素GCr15SUJ252100100Cr6SKF3C0.95-1.050.95-1.100.93-1.050.93-1.050.93-1.05Si0.15-0.350.15-0.350.15-0.350.15-0.350.15-0.35Mn0.25-0.450.500.25-0.450.25-0.450.25-0.45Cr1.40-1.651.30-1.601.35-
4、1.601.35-1.601.35-1.65S0.0250.0250.0150.0100.015P0.0250.0250.0250.0250.025Mo0.100.080.100.100.10Ni0.300.250.250.300.25Cu0.250.250.300.300.30中外高碳铬轴承钢化学成分比较（重量%）元素GCr15SUJ252100100Cr6SKF3Ni+Cu0.50O0.00150.00150.00150.00150.0015Al0.050.050.05Ti0.0030.003Ca0.001As0.040Sn0.030Sb0.005Pb0.002原材料基本要求严格的化学成分
5、要求。 一般轴承用钢主要是高碳铬轴承钢，即含碳量1%左右 ，加入1.5%左右的铬，并含有少量的锰、硅元素的过共 析钢。铬可以改善热处理性能、提高淬透性、组织均匀性 、回火稳定性，又可以提高钢的防锈性能和磨削性能。 但当铬含量超过1.65%时，淬火后会增加钢中残余奥氏 体，降低硬度和尺寸稳定性，增加碳化物的不均匀性，降 低钢的冲击韧性和疲劳强度。为此，高碳铬轴承钢中的含 铬量一般控制在1.65%以下。只有严格控制轴承钢中的化 学成分，才能通过热处理工序获得满足轴承性能的组织和 硬度。滚动轴承用钢要求钢材尺寸精度较高 这是因为大部分轴承零件都要经过压力成型。为了 节省材料和提高劳动生产率，绝大部分
6、轴承套圈都是 经过锻造成型，钢球是经过冷镦或热轧成型，小尺寸 的滚子也是经过冷镦成型。如果钢材的尺寸精度不高 ，就无法精确地计算下料尺寸和重量，而不能保证轴 承零件的产品质量，也容易造成设备和模具的损坏。 特别严格的表面缺陷和内部缺陷要求。 对轴承钢而言，表面缺陷包括裂纹、夹渣、毛刺、结 疤、氧化皮等，内部缺陷包括缩孔、气泡、白点、严 重的疏松和偏析等。这些缺陷对于轴承的加工、轴承 的性能和寿命有很大的影响，在轴承材料标准中明确 规定不允许出现这些缺陷。特别严格的纯洁度要求。 钢的纯洁度是指钢中所含非金属夹杂物的多少，纯洁度越 高，钢中的非金属夹杂物越少。轴承钢中的氧化物、硅酸盐 等有害夹杂物
7、是导致轴承早期疲劳剥落、显著降低轴承寿命 的主要原因。特别是脆性夹杂物危害最大，由于在加工过程 中容易从金属基体上剥落下来，严重影响轴承零件精加工后 的表面质量。因此，为了提高轴承的使用寿命和可靠性，必 须降低轴承钢中夹杂物的含量。 严格的低倍组织和显微（高倍）组织要求。 钢的低倍组织是指一般疏松、中心疏松和扁析，显微组织 包括钢的退火组织、碳化物网状、带状和液析等。碳化物液 析硬而脆，它的危害性与脆性夹杂物相同网状碳化物降低钢 的冲击韧性，并使组织不均匀，在淬火时容易变形与开裂。 带状碳化物影响退火和淬火回火组织以及接触疲劳强度。低 、高倍组织的优劣对滚动轴承的性能和使用寿命有很大影响 ，所
8、以，在轴承材料标准中对低、高倍组织有着严格的要求 。严格的碳化物不均匀性要求。 在轴承钢中，如果出现严重的碳化物分布不均匀（网 状、带状、液析），则在热处理加工过程中就容易造成 组织和硬度的不均匀，钢的组织不均匀性对接触疲劳强 度有较大的影响。另外，严重的碳化物不均匀性还容易 使轴承零件在淬火冷却时产生裂纹，碳化物不均匀性还 会导致轴承的寿命降低因此，在轴承材料标准中，对不 同规格的钢材均有明确的特别要求。 严格的表面脱碳层深度要求。 在轴承材料标准中对钢材表面脱碳层有着严格的规定 ，如果表面脱碳层超出标准的规定范围，且在热处理前 的加工过程中又没有将其全部清除掉，则在热处理淬火 过程中就容易
9、产生淬火裂纹，造成零件的报废。目前国 内相关标准规定热轧圆钢脱碳层控制在圆钢直径的1%以 内。轴承钢管脱碳控制在0.20mm以内。原材料进货检验（入场检）化学成分化学成分, ,氧含量氧含量 表面缺陷，主要是：表面缺陷，主要是： 裂纹裂纹/ /折叠折叠/ /结疤结疤/ /气泡气泡等等 低倍低倍组织：组织： 偏析偏析/ /缩孔缩孔/ /疏松疏松/ /白点白点/ /发纹发纹等等 显微组织：显微组织： 非金属非金属夹杂物夹杂物/ /碳化物网状碳化物网状, ,碳化物带状碳化物带状, , 碳化物碳化物液析液析/ /脱碳脱碳/ /退火组织退火组织等。等。 尺寸尺寸化学成分检测化学成分检测（CC)CC)直读光
10、谱仪用电弧（或火花 ）的高温使样品中各元素从固 态直接气化并被激发而发射出 各元素的特征波长，用光栅分 光后，成为按波长排列的“光 谱”，这些元素的特征光谱线 通过出射狭缝，射入各自的光 电倍增管，光信号变成电信号 ，经仪器的控制测量系统将电 信号积分并进行模/数转换， 然后由计算机处理，并打印出 各元素的百分含量。 光谱室采用真空、恒温和防 震设计。特殊设计的光室结构 及真空控制系统，保证了光室 稳定的真空度，进而提高了光 学系统的稳定性，最大限度地 减少了油蒸汽对光室的污染。 通过恒温系统保证光室温度控 制在260.5，避免了温度 波动对仪器光学系统稳定性所 造成的影响，使仪器具有良好 的
11、稳定性。严格控 制室温充入Ar 保护标准样 校准表面缺陷 用肉眼观察不得有明显的结疤、裂纹、严重的氧化皮、折 叠和凹坑碰伤等。标准磨光材标准磨光材表面氧化表面氧化表面碰伤、凹坑表面碰伤、凹坑表面折叠表面折叠低倍组织（偏析/缩孔/疏松/白点/发纹等）用盐酸水溶液加热70腐蚀25-40min后，肉眼或不大于 10倍放大镜观察，不得严重的疏松、缩孔等。请详细参照 GB-18254、SEP1520标准图谱对照显微组织（非金属夹杂物/碳化物网状,碳化物带 状,碳化物液析/脱碳/退火组织等） 非金属夹杂任意6支钢材取样，腐蚀后100X显微镜下观察细参照GB- 18254、SEP1520标准图谱对照判定。钢
12、中夹杂物一般分类 三类： 脆性夹杂物脆性夹杂物：氧化物、脆性硅酸盐及氮化钛类型夹杂；：氧化物、脆性硅酸盐及氮化钛类型夹杂； 塑性塑性夹杂物夹杂物：硫化物及塑性硅酸盐；：硫化物及塑性硅酸盐； 球状球状不变形夹杂物不变形夹杂物：球状及大块的不规则形状的夹杂物。：球状及大块的不规则形状的夹杂物。非金属夹杂B 细类夹杂物碳化物带状 带状评级是在100倍下，主要观察碳化物颗粒带的条数 、宽窄、碳化物颗粒的聚集程度，在500倍下，主要观 察碳化物颗粒的大小、形状、聚集情况，两个方面结合 评定。碳化物液析 碳化物液析在轧材上是以粗大的碳化物大块聚集的形状存 在，并沿轧制方向呈短条状分布，以及成破碎的链状分布
13、 条状碳化物液析多出现于钢的变形较小，高温轧制的钢坯 和大尺寸的钢材中，而链状碳化物液析多出现于金属就能 形量大，低温轧制的大、中、小尺寸的钢材中。碳化物液析100X碳化物网状 采用4%的硝酸酒精溶液深腐蚀，以清晰显示碳化物网络 的形貌为止，一般应在试样的中心部位观察，以严重的 视场进行级别的评定。 评级时，主要考虑碳化物网络的封闭程度、碳化物网络 大小以及碳化物网的粗强程度。网状碳化物网状碳化物尺寸 热轧圆钢的尺寸及允许偏差应符合GB/T 702的要 求，按第二组的规定，或供需双方协定并在合同 中注明按第一组交货。圆钢生产工艺50吨UHP电炉冶炼60吨LF炉精炼60吨VD炉真空处理 合金钢矩
14、形坯连铸（260mm300mm、180mm220mm） 缓冷或热送轧制精整检验入库。中国轴承钢生产厂家 兴澄特钢、东北特钢、大冶钢厂、上钢五厂、郑 州永通、西宁特钢、无锡特钢、重钢、本钢等。 国外进口来源 我国主要从日本（SUJ2)、德国(100CR6)、美国 (52100)进口轴承钢第二章 坯料加热与穿孔坯料准备圆钢加热穿孔成形荒管缺陷及预防坯料准备 坯料从原材料库吊出时，核对好炉批号、材质、 规格、重量等并做好跟踪标识卡片。 观察圆钢表面有无明显肉眼可见的缺陷，如有可 采用人工方法打磨或切除掉。 对表面质量要求较高的材料，要先进行表面探伤 （点式涡流），或者对表面进行酸洗，去除氧化 皮等。
15、坯料的切断坯料常用的切断方法有： 1 用带锯机锯断 2 用等离子或压力机折断 3 用圆盘锯切断 4 用火焰切割等方法一般150mm，采用砂轮机或压力机折断效率高，大直坯 料需采用圆盘锯或带锯进行锯断。轴承钢管常用小规格坯料，目前采用最为广乏的是砂轮机和 等离子折断。切断方式断口对比等离子切割断口主要质量缺陷有：断口表面不平整，等离子切割断口主要质量缺陷有：断口表面不平整， 类似被撕裂，凹凸不平，等离子枪切口圆周方向深浅类似被撕裂，凹凸不平，等离子枪切口圆周方向深浅 不一，特别是起弧位置处严重被烧伤。不一，特别是起弧位置处严重被烧伤。等离子弧切割折断断口 砂轮断口与圆盘锯断口砂轮切割断口平滑圆盘
16、锯断口砂轮机切割噪音大，粉尘多，环境污染严重，不利于大规模生产加工。 圆盘锯切割平稳，效率高，断口平滑无毛刺，环境好，铁屑能回收。断料时的注意事项断料后注意区分材料、炉批号等做好标识卡，相似规格 不得堆放在一起，必要时按材质做好颜色标识，以防混 料。吊料时注意不得超载，吊带要严格检查，破损的不要吊， 坚持十不吊原则。用等离子切割时，经常观察断口质量，断口不平整时调 整枪口位置或更换枪头。圆钢加热加热方式及设备介绍 燃气加热（天燃气、煤气），相应的设备有斜底炉、步进炉、环形炉环形炉加热做优点：加热快，产量高，能耗低，适用于连续式大规模生产。 加热温度均匀，规格范围广。 缺点：氧化损耗大，故障时停开炉时间长。天燃气步进炉加热步行炉加热进行平稳，节凑 均匀，加热效果良好，省力， 炉温控制精确，适用性广，现 已广泛采用。电加热：中频炉感应加热原理 中频感应加热：是
