GCr15

2015-12-11

材料名称：轴承钢
牌号：GCr15A
标准：GB/T18254-2002

●特性及适用范围：
轴承钢全名叫滚动轴承钢，具有高的抗压强度与疲劳极限，高硬度，高耐磨性及一定韧性，淬透性好，对硫和磷控制极严，是一种高级优质钢，可做冷做摸具钢。比重：7.81

铬轴承钢最常用的是GCr15。使用量占轴承钢的绝大部分。

添加Mn、Si、Mo、V的轴承钢在铬轴承钢中加入Si、Mn可提高淬透性，如GCr15SiMn、GCr15SiMnMoV等。为了节铬，加入Mo、V可得到无铬轴承钢。如GSiMnMoV、GSiMnMoVRE等，其性能与GCr15相近。

GCr15A是 GCr15钢经过电渣重熔的一种精密专用轴承钢。具有高纯度、高密度，碳化物均匀性好的特点，疲惫性能优于普通 GCr15轴承钢。适宜制造军用轴承产品，专用轴承、航空发动机轴承、精密仪表、精密主轴轴承等。

●化学成份：
碳 C ：0.95～1.05
硅 Si：0.15～0.35
锰 Mn：0.20～0.40
硫 S ：≤0.020
磷 P ：≤0.027
铬 Cr：1.30～1.60
镍 Ni：≤0.30
铜 Cu：≤0.25

●力学性能：
抗拉强度 σb (MPa)：1902
冲击功 Akv (J)：26
硬度：63HRC
试样尺寸：某试样

●轴承钢锻造温度

（1）始锻温度：1150（1120）终锻温度：850（800）度。

（2）锻造前清除表面缺陷，尽量预热后在快速加热。

（3）温加工时，应避免200~400度的蓝脆区。热加工时，应避免进入高温脆区（大于1250）。应尽量避免进入热脆区（800~~950度）。

●锻后热处理

（1）锻后——预先热处理（球化退火）——最终热处理（淬火+低温回火）

（2）球化退火目的：降低硬度，便于加工，为淬火做准备。

球化退火过程：加热到750~~770度，保温一定时间，在缓慢冷却到600度以下空冷。

●热处理规范及金相组织：

普通退火：790-810度加热，炉冷至650度后，空冷——HB170-207

等温退火：790-810度加热，710-720度等温，空冷——HB207-229

球化退火：轴承钢预先热处理是球化退火。其目的不仅是降低钢的硬度，以利于切削加工，更重要的是获得细的球状球光体和均匀分布的过剩的细粒状碳化物，为零件的最终热处理做组织准备。

高碳铬轴承钢的球化退火是为了获得铁素体基体上均匀分布着细、小、匀、圆的碳化物颗粒的组织，为以后的冷加工及最终的淬回火作组织准备。传统的球化退火工艺是在略高于Ac1的温度（如GCr15为780~810℃）保温后随炉缓慢冷却（25℃/h）至650℃以下出炉空冷。该工艺热处理时间长（20h以上），且退火后碳化物的颗粒不均匀，影响以后的冷加工及最终的淬回火组织和性能。之后，根据过冷奥氏体的转变特点，开发等温球化退火工艺：在加热后快冷至Ar1以下某一温度范围内（690~720℃）进行等温，在等温过程中完成奥氏体向铁素体和碳化物的转变，转变完成后可直接出炉空冷。该工艺的优点是节省热处理时间（整个工艺约12~18h）, 处理后的组织中碳化物细小均匀。另一种节省时间的工艺是重复球化退火：第一次加热到810℃后冷却至650℃，再加热到790℃后冷却到650℃出炉空冷。该工艺虽可节省一定的时间，但工艺操作较繁。

各种轴承钢淬火+低温回火及硬度表

钢号淬火温度及淬火介质低温回火硬度HRC

GCR6 800~820 水或油 150~170 62~64
GCR9 800~830 水或油 150~170 62~64
GCR9SIMN 810~820 水或油 150~160 62~64
GCR15 820~846 油 150~160 62~64
GCR15SIMN 800~840 油 150~170 62~64

（三）淬火及淬火介质

（1）淬火颜色（经验）白色最硬而脆，黄色硬而韧，兰色软而韧。

（2）淬火介质

A 水：一般温度不超过40度，不得有油，肥皂等杂质。
B 盐及碱的水溶液：水中加百分之5~10的盐或碱。
盐溶液冷却速度是水的十倍，硬度高而均匀，但组织应力大，有一定的锈蚀作用。温度小于60度无油轴承。

碱溶液（苛性纳水溶液）腐蚀性大，适应范围小。
C 油：包括机油，锭子油，变压器油，柴油等。可减小变形与开裂。不适用碳钢。油温度：在60~~80度，最高不超过100~120度。

（四）回火温度

轴承钢采用低温回火。温度：150~250度。可在保持高硬度和高耐磨性的前提下，降低内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。硬度HRC：58~~64。

●热处理规范及金相组织：
热处理规范：850～860℃淬火，油冷；160℃回火2h。

金相组织：回火马氏体。

3.正火：900-920度加热，空冷——HB270-390

4.高温回火：650-700度加热，空冷——HB229-285

5.淬火：860度加热，油淬——HRC62-66

6.低温回火：150-170度回火，空冷——HRC61-66

7.碳氮共渗：820-830度共渗1.5-3小时，油淬，-60度至-70度深冷处理 +150度至+160回火，空冷——HRC≈67

冷处理工艺

淬火后在室温停留：淬火后，一定要使套圈内外均匀冷至室温后进行冷处理，否则容易开裂，冷至室温后马上冷处理（一般不超过30min），否则会中止奥氏体向马氏体的转变。

冷处理温度：冷处理的温度主要根据钢的马氏体转变终止温度Mf，另外还要考虑冷处理对机械性能的影响及工艺性等因素。对于GCr15钢，冷处理选用-70℃；精度要求不甚高的套圈或设备有限制时，冷处理温度可选为-40～-70℃；超精密轴承，可在-70℃～-80℃之间进行冷处理。过冷的温度影响轴承冲击疲劳和接触寿命。

冷处理保温：虽然大量马氏体的转变是在冷到一定温度倾刻间完成的，但为使一批套圈表面与心部都均匀达到冷处理温度，需要一定的保温时间，一般为1～1.5h。

冷处理后的回火：套圈冷处理后放在空气中,其温度缓慢升至室温后及时进行回火。温升不能太快，否则容易开裂；回火及时，否则套圈内部较大的残余应力会导致套圈开裂，一般不超过2h。

5. 热处理及组织性能轴承钢的热处理主要为球化退火、淬火和低温回火。
(1)
(2) 淬火和低温回火淬火温度要求十分严格，温度过高会过热，晶粒长大，使韧性和疲劳强度下降，且易淬裂和变形；温度过低，则奥氏体中溶解的铬量和碳量不够，钢淬火后硬度不足。GCr15钢的淬火温度严格控制在820℃～840℃范围内, 回火温度一般为150℃～160℃。

GCr15钢淬火温度对机械性能的影响

轴承钢淬火后的组织为极细的回火马氏体、均匀分布的粒状碳化物以及少量残余奥氏体。

GCr15钢淬火、回火后的显微组织

精密轴承必须保证在长期存放和使用中不变形。引起变形和尺寸变化的原因主要是存在有内应力和残余奥氏体发生转变。为了稳定尺寸，淬火后可立即进行“冷处理”（-60℃～-50℃），并在回火和磨削加工后，进行低温时效处理（120℃～130℃, 保温5小时～10小时）。

钢

种

钢号

化学成分/（%）

热处理

机械性能

C

Mn

Si

Cr

Ni

其他

淬火温度

回火温度

σb/

MPa

σ0.2/

MPa

δ/%

ψ/%

HB

℃

℃

淬火介质

回火介质

调

质

钢

38CrA

0.34～0.42

0.5～0.8

0.17～0.37

0.8～1.1

860油

590油

950

800

12

50

169～321

40CrA

0.35～0.46

0.5～0.8

0.17～0.37

0.8～1.1

850油

590油

1000

800

9

45

267～302

30CrMnSiA

0.28～0.35

0.8～1.1

0.9～1.2

0.8～1.1

880油

550油

1100

850

10

45

302～363

37CrNi3A

0.33～0.41

0.25～0.55

0.17～0.37

1.2～1.6

3.0～3.5

820油

550油

1100

1000

9

50

≥269

38CrMoAlA

0.35～0.42

0.3～0.6

0.17～0.37

1.35～1.65

0.15～0.25Mo

0.7～1.1Al

940油

640

1000

850

15

50

306～332

40CrNiMoA

0.36～0.44

0.5～0.8

0.17～0.37

0.6～0.9

1.25～1.75

0.15～0.25Mo

860油

580油

1090

970

15

58

306～332

30Ni4CrMoA

0.26～0.33

0.2～0.6

0.1～0.4

1.2～1.5

3.3～4.3

0.3～0.6Mo

35Cr2Ni4MoA

0.3～0.4

0.3～0.6

0.15～0.4

1.6～2.0

3.5～4.2

0.25～0.6Mo

渗

碳

钢

15CrA

0.15

0.7～1.0

860油

160空

600

400

15

50

211～298

20MnV

0.20

1.2～1.5

0.1V

800油

200空

850

650

14

50

12CrNi3A

0.1～0.16

0.3～0.6

0.6～0.9

3.0

860油

160

950

700

11

55

220～267

20MnMoB

0.16～0.24

0.9～1.2

0.2～0.3Mo

0.001～0.005B

880油

200空

1100

900

10

50

16Cr2MnTiA

0.13～0.18

1.0～1.3

1.05～1.80

≤0.25

0.06～0.12Ti

830油

170空

1100

880

11.5

53

306～401

12Cr2Ni4A

0.10～0.15

0.3～0.6

1.25～1.65

3.25～3.65

800油

160空

1000

880

12

55

291～391

20SiMnMoVA

0.17～0.24

1.3～1.6

0.5～0.8

≤0.25

0.3～0.4Mo

0.15～0.25V

900油

200空

1150

950

10

50

18CrNi4A

0.15～0.20

0.3～0.6

≤0.35

0.8～1.1

3.7～4.3

0.05V

18Cr2Ni4WA

0.14～0.20

0.25～0.55

1.35～1.65

4.0～4.4

0.8～1.2W

870油

160空

1150

850

11

45

341～401

超

高

强

度

钢

40CrMnSiMoV

0.37～0.42

0.8～1.2

1.2～1.6

1.2～1.5

0.07～0.12V

0.45～0.6Mo

920油

200

1943

13.7

45.4

40CrNi2Si2MoVA

(300M)

0.38～0.43

0.60～0.90

1.45～1.80

0.7～0.95

1.65～2.00

0.30～0.50Mo

≥0.05V

871油

300(空)

(二次)

≥1862

≥1517

≥8

≥30

≤241

40CrNiMoA

(AISI4340)

0.37～0.44

0.6～0.8

0.2～0.35

0.7～0.9

1.65～2.0

0.2～0.3Mo

0.4～0.5Mo

900油

230

1820

1560

8

30

35Si2Mn2MoV

0.32～0.38

1.60～1.90

1.45～1.75

0.1～0.2V

920油

250

1840

1580

12

46

30Si2Mn2MoWV

0.27～0.31

1.5～2.0

2.0～2.5

0.05～0.15V

0.4～0.6W

0.55～0.75Mo

950油

250

≥1900

≥1500

10

25

30CrMnSiNi2A

0.26～0.38

1.00～1.30

0.9～1.2

0.9～1.2

1.4～1.8

900油

250

1700

1530

13.5

49

GC-19

0.32～0.37

0.8～1.2

0.8～1.2

1.3～1.7

2.0～2.5Mo

0.4～0.5V

1020油

550

1895

10.5

46.5

弹

簧

钢

65Mn

0.62～0.7

0.9～1.2

0.17～0.37

870油

460

1300

1200

5

25

60Si2Mn

0.57～0.65

0.6～0.9

1.5～2.0

870油/水

460

1300

1200

5

25

70Si3MnA

0.66～0.74

0.6～0.9

2.4～2.8

860油

420

1800

1600

5

20

50CrVA

0.46～0.54

0.5～0.8

0.17～0.37

0.8～1.10

0.1～2.2V

850油

520

1300

1100

10

45

65Si2MnWA

0.61～0.69

0.7～1.0

1.5～2.0

0.8～1.2W

850油

420

1900

1700

5

20

55SiMnMoVNb

0.52～0.6

1.0～1.3

0.4～0.7

0.08～0.15V

0.3～0.4Mo

0.01～0.03Nb

880油

530

≥1400

≥1300

≥7

≥35

60Si2MnBRE

0.56～0.64

0.6～0.9

1.6～2.0

0.001～0.005B

0.15～0.2RE

870油

460

≥1600

≥140

≥5

≥20

轴

承

钢

GCr6

1.05～1.15

0.15～0.35

0.2～0.4

0.4～0.7

810水/油

155空

62～64(HRC)

GCr9

1.0～1.1

0.15～0.35

0.2～0.4

0.9～1.2

820水/油

160空

62～64(HRC)

GCr9SiMn

1.0～1.1

0.9～1.2

0.4～0.7

0.9～1.2

820水/油

160空

62～66(HRC)

GCr15

0.95～1.05

0.2～0.4

0.15～0.35

1.3～1.65

830水/油

160空

62～66(HRC)

GCr15SiMn

0.95～1.05

0.9～1.2

0.4～0.65

1.3～1.65

830油

170空

≥62(HRC)

GSiMnMoV

0.95～1.10

0.75～1.05

0.4～0.65

0.2～0.3V

0.2～0.4Mo

790油

170空

≥62(HRC)

钢

种

钢号

化学成分/（%）

热处理

机械性能

C

Mn

Si

Cr

Ni

其他

淬火温度

回火温度

σb/

MPa

σ0.2/

MPa

δ/%

ψ/%

HB

上一条常用塑胶模具钢材

下一条 20CrNiMo与8620钢化学成分及机械性能