GCr15圆钢是高碳铬轴承钢的代表钢种,具有较高的淬透性,综合性能良好。有良好的尺寸稳定性和抗蚀性,经过淬火加低温回火后具有较高的硬度、均匀的组织、良好的耐磨性、抗接触疲劳强度高,耐磨性优于GCr9轴承钢。热加工性好,球化退火后有良好的可加工性,但对形成白点敏感。冷加工塑性中等,切削性能一般,焊接性能差,对形成白点敏感性能大,有回火脆性。
GCr15轴承钢是用于制造滚动轴承的滚珠,滚柱和套筒等的钢种,可用于制造壁厚≤12mm、外径≤250mm的各种轴承套圈;也用于尺寸范围较宽的滚动体,如钢球、圆锥滚子、圆柱滚子、球面滚子、滚针等;还用于制造模具、精密量具以及其他要求高耐磨性、高弹性极限和高接触疲劳强度的机械零件。主要用于制造内燃机、电机车、机床、拖拉机、轧钢设备、钻探机、铁道车辆以及矿山机械等传动轴上的钢球、滚子和轴套等。
GCr15轴承钢圆钢热处理工艺
1、不完全退火:加热770~790℃,保温后随炉冷却至550℃以下出炉空冷,硬度要求187~229HBS,工艺特点Ac1=745℃,Accm=900℃,加热温度应在Ac1~Accm之间。
2、等温球化退火:加热770~790℃,680~700℃等温后随炉冷却至550℃以下出炉空冷,硬度要求187~229HBS,工艺特点加热温度应在Ac1~Accm之间,等温温度应低于Ar1=700℃线20℃,以获得粒状珠光体组织。
3、去应力退火:加热600~700℃,保温,炉冷,模具钢硬度要求187~229HBS,工艺特点消除残余应力,消除加工硬化。
4、正火:加热930~950℃,保温,空气,硬度要求为302~388HBS,加热温度高于Accm,消除偏析、带状组织,网状组织,细化晶粒。
5、下贝氏体等温淬火:加热855~875℃,保留50-70min,220-240℃硝盐浴等温3-4小时,后70-80℃热水冲洗,硬度要求58~62HRC。对于大型轴承零件,还需进行260℃回火,保温2.5小时。等温淬火组织为下贝氏体+碳化物+少量马氏体+极少量残余奥氏体,淬火变形很小,强度高,韧性好。
6、下贝氏体等温淬火:加热830~850℃,240~300℃硝盐浴等温,后出浴空冷,硬度要求58~62HRC,Ms=202℃,等温淬火组织为下贝氏体+碳化物+少量马氏体+极少量残余奥氏体,淬火变形很小,强度高,韧性好。
7、回火:加热150~190℃,保温2h,炉冷,硬度58~62HRC,工艺特点为强调硬度取下限,强调韧性取上限。
8、调质:淬火加热840~860℃,油冷,回火加热660~680℃,保温后炉冷或空冷,硬度要求为197~217HBS,特点是高温淬火可以消除碳化物组织的缺陷,高温回火得到的细小的回火索氏体组织,为再淬火做组织准备,在改善韧性同时,提高强度,再淬火,加热温度820~840℃,油冷。
淬火温度的影响:GCr15圆钢的正常淬火加热温度为830-860℃,多用油冷,最佳淬火加热温度为840℃,淬火后的硬度达到63-65HRC。在实际生产条件下,根据模具有效截面尺寸和淬火介质的不同,所用的淬火温度可稍有差别。如尺寸较大或用硝盐分级淬火的模具,宜选用较高淬火温度(840-860℃),以便提高淬透性,获得足够的淬硬层深度和较高的硬度;尺寸较小或用油冷的模具一般选用较低的淬火温度(830-850℃)。相同规格的模具,在箱式炉中加热应比盐浴炉加热温度稍高。
回火温度的影响:随着回火温度升高,回火后的硬度下降。回火温度超过200℃后,将进入第一类回火脆性区。所以,GCr15圆钢的回火温度一般为160-180℃。
GCr15轴承钢化学成分
C:0.95-1.05
Mn:0.20-0.40
Si:0.15-0.35
S:≤0.020
P:≤0.027
Cr:1.30-1.65
Mo:≤0.10
Ni:≤0.30
Cu:≤0.25
Ni+Cu≤0.50
GCr15轴承钢机械性能
供货态硬度(HRC):25.8
抗拉强度(MPa):861.3
屈服强度(MPa):518.42
断后伸长率(%):27.95
抗弯强度(MPa):1821.61
GCr15轴承钢的冶炼质量要求很高,需要严格控制硫、磷和非金属夹杂物的含量和分布,因为非金属夹杂物的含量和分布对轴承钢的寿命影响很大。夹杂物量愈高,寿命就越短。为了改善冶炼质量,亦可采用真空冶炼,真空自耗精炼等新工艺来提高轴承钢的质量。
GCr15圆钢综合性能良好,球化退火后有良好的切削加工性能。淬火和回火后硬度高而且均匀,耐磨性能和接触疲劳强度高。热加工性能好,含有较多的合金元素,价格比较便宜。
GCr15轴承钢执行标准
中国GB/T18254-2002
日本JIS G4805:1991
美国ASTM A295:1998
统一数字代号:B00150
GCr15钢铁工业协会科技环保部副处长郑景须认为,标准化是钢铁行业的一项重要工作,也是中国钢铁工业协会长期关注的重点。此次六项强标的发布实施是实现“加快构建推动高质量发展的标准体系”的重要举措,将对钢筋、钢丝绳领域的高质量发展起到重要推进作用。
冶金工业信息标准研究院党委书记、院长张龙强示,钢筋作为混凝土结构的骨架材料,广泛应用在房屋、桥梁、铁路、公路、隧道等各领域。电梯用钢丝绳、索道用钢丝绳矿井、提升用钢丝绳是重要用途钢丝绳的代表产品,在保障工程设备平稳运行及人身安全方面起着关键作用。上述国家强制性标准发布,对于钢筋、钢丝绳重点产品安全标准升级、筑牢安全生产底线、推动设备更新、保障人民生命财产安全具有重要意义。
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