超高碳型轴承钢研究与开发

轴承是重要的机械基础件，它在很大程度上决定了装备的性能、寿命与可靠性等。随着社会的发展与进步，人们对它的寿命提出了越来越高的要求。经过几十年的发展，中国已经发展成为轴承钢的生产大国。产量已基本能满足国内市场的需求。但是国产轴承钢的质量与瑞典SKF、日本山阳等先进厂家相比还存在一定差距。迫切要求提高其疲劳寿命。延长轴承钢寿命的尝试主要包括降低氧含量与提高钢的洁净度；表面改性处理；以及通过探索新的热处理工艺来提高轴承钢的疲劳寿命。然而通过以上方法获得的较长寿命并不总是能够满足要求的，特别是在高负载荷等严酷条件下使用时，更是如此，所以一直有需求开发一种具有更长使用寿命的钢材。

当钢的含碳量大于0.77%以后成为过共析钢，过共析钢在铸造态、退火态与正火态的正常组织为网状二次渗碳体与珠光体。渗碳体的硬度高，耐磨性好，增加渗碳体明显可以提高材料的硬度与耐磨性。但以网状形态存在是导致钢变脆的主要原因，为了减少脆性，避免较多的网状渗碳体，轴承钢的含碳量一般都小于1.0左右，高于此含碳量将导致后续锻造、轧制难以将大的网状渗碳体破碎，将使钢的性能变脆。为了破碎网状渗碳体，在轧制与锻造工艺中都增加了变形量同时降低变形温度，这样都增加了工艺成本，浪费了能源。本项目得到了一种无网状渗碳体的高碳钢，这个钢比较容易球化，经850C°加热15min，1 C°/min冷却到750 C°出炉后就得到了理想的球化组织，见图1。这将大大节省球化处理的时间，可以提高功效，节约能源。

该材料经840℃加热淬火，155±5℃回火，组织为马氏体和残余奥氏体加剩余碳化物，见图2。图3为对照GCr15经同样热处理后的组织，比较看出，本项目的组织明显比较细，残余奥氏体量也比较奥少，这些特征都十分有利于提高轴承钢的性能。

该材料和对照材料GCr15进行耐磨实验和接触疲劳实验，结果见图4和5，.结果表明本发明的材料比典型的轴承钢GCr15有更高的耐磨性和更长的接触疲劳寿命。

该材料的成本与GCr15相当，热处理工艺也相同，所以不增加额外成本。