特殊钢
SPECIAL  STEEL 第42卷第1期2021年2月
Vol.42. No. 1February  2021
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.综述.
高端装备轴承钢冶金质量性能现状及未来发展方向
曹文全俞峰王存宇徐海峰许达刘正东
(钢铁研究总院特殊钢研究所,北京100081)
摘要针对滚动轴承特点、轴承钢类型以及国内外轴承钢差距,本文对国内外高端装备用轴承需求、国内外
轴承钢品种、轴承钢生产装备与冶金质量、轴承钢热处理技术以及轴承钢质量性能评价技术等发展现状进行了综
述,指出了国内外高端装备用轴承钢在冶炼流程的超纯净控制、新型热处理技术和新型轴承钢研发对提升轴承长
寿命的巨大作用,提出了未来基于夹杂物、碳化物和基体组织细质化、均匀化和稳定化的传统轴承钢质量性能提
升、高性能热处理研发、新型轴承钢材料创新以及加强抗疲劳基础理论研究的发展方向和大幅度提升轴承钢接触
疲劳寿命的发展目标。
关键词高端轴承钢冶金质量与性能长寿命热处理碳化物调控接触疲劳性能
Status  and  Future  Development  of  Metallurgical  Quality  and  Performance  of  Bearing  Steels  for  High-End  Equipment
Cao  Wenquan , Yu  Feng, Wang  Cunyu , Xu  Haifeng , Xu  Da  and  Liu  Zhengdong
(Institute  of  Special  Steel , Central  Iron  and  Steel  Research  Institute , Beijing  100081)
Abstract  Focusing  on  the  characteristics  of  rolling  bearings , the  types  of  bearing  steels , and  the  gap  between  bearing  steels  at  home  and  abroad , this  paper  summarizes  the  art  of  the  status  of  the  requirement  of  the  bearing  steel  of  the  high-end  equipment , the  types  of  the  bearing  steels , the  processing  equipment  and  metallurgical  quality  of  the  bearing  steels , the  heat  treatment  technologies , and  the  evaluation  technologies  for  both  metallurgical  quality  and  performance. It  is  put  for­ward  that  the  important  role  to  improve  the  rolling  contact  life  of  the  bearing  steel  by  ultra-purification  technologies  among  different  melting  routes , the  new  heat  treatment  technologies  and  the  new  bearing  steel  developments. This  paper  pointed  out  that  it  needs  to  be  done  in  the  future  through  the  refinement , the  homogenization  and  the  stabilization  of  the  inclusions , carbides  and  the  matrix  of  the  bearing  steel  to  improve  the  quality  and  performance  of  existing  bearing  steels , to  develop  the  high  performance  heat  treatment  technologies , to  innovate  the  high  performance  bearing  steel  and  to  strengthen  the  basic  re ­search  on  the  mechanism  of  the  fatigue-resistance  of  the  bearing  steels , which  would  finally  enhances  the  rolling  contact  fa ­tigue  life  of  the  bearing  steel  significantly.
Material  Index  High-End  Rolling  Bearing, Metallurgical  Quality  and  Performance , Long-Life  Heat  Treatment  Tech ­nology  ,Carbide  Control , Rolling  Contact  Fatigue  Property
1滚动轴承特点与轴承钢类别介绍
轴承是国民经济的战略物资,是装备制造业的
关键基础件,可分为滚动轴承和滑动轴承两类,广泛 应用在航空航天、交通运输和工业机械等各种装备 中,用于确定旋转轴与其他零件相对运动位置,起支
承或导向作用的基础零部件[⑷。滚动轴承由内、外 套圈、滚动体(滚珠、滚柱或滚针)和保持器四部分 组成,合称为轴承四大件⑷。滚动轴承工作条件十
分复杂,不仅要承受各类高的交变应力(如图1所 示),还要承受各种瞬时冲击力的作用,使轴承极易 产生疲劳裂纹和磨损破坏,严重的情况下出现轴承
套圈的断裂破坏3〕。轴承破坏形式主要有两种即
最常见接触疲劳破坏和占次要地位的磨损破坏〔71。
由于要承受高接触应力(一般高达1 500 - 5 000
MPa )、多次循环接触疲劳应力以及滑动磨损的工作 环境,要求轴承有高抗塑性变形、抗摩擦磨损、高旋 转精度及尺寸精度、高尺寸稳定性、长使用寿命和高
可靠性;对于在特殊条件下工作的轴承,还有耐冲 击、高Dn 值(轴承直径与转速的乘积)、耐高温低 温、防腐蚀和抗磁等性能。
轴承钢是制造轴承的主要材料,需要具有超高
的纯净度、严格控制的夹杂物类型、尺寸、数量与分
布等冶金质量和高的硬度、适当的韧性、较高的耐磨 性和抗接触疲劳性能,满足滚动轴承对寿命和可靠 性要求。因此轴承钢品质最高,性能要求苛刻,而且
通讯作者:刘正东(1966・),男,博士,中国工程院院士,正高级工程师。E-mail :liuzhengdong@ nercast. com
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特殊钢第42卷
图1滚动轴承滚道的接触区域及其应力分布:(a)滚动体与内外圈接触变形区域示意图;
(b)接触区域应力分布示意图
Fig. 1 Contact  area  and  stress  distribution  of  rolling  bearing  raceway  : (a ) Schematic  diagram  of  contact  deformation  area  between  rolling  element  and  inner  and  outer  rings ; ( b) Schematic  diagram  of  con­tact  area  stress  distribution
量大面广,其种类繁多,被称为 特钢之王。按照轴承钢的化学
成分及使用需求,轴承钢可分 为高碳铭轴承钢、渗碳轴承钢、
中碳轴承钢、高温轴承钢和无 磁轴承钢等五大类型⑻。其 中高碳铭轴承钢(高碳常轴承
钢是轴承钢的代表钢种:
GCrl5、GCrl5SiMn 、GCrl5SiMo 、
GCrl8Mo 等,该类钢是轴承钢 的主体.占我国轴承钢总量的
90%以上,也是欧洲滚动轴承 用轴承钢的主要材料)®°);渗 碳轴承钢(表面经渗碳处理后
具有高硬度和高耐磨性,而心部仍具有良好的韧性,
能承受较大的冲击,主要品种有G20CrMo 、
G20CrNiMo 、G20CrNi2Mo 、G20Cr2Ni4、G10CrNi3Mo 、
G20Cr2Mn2Mo 等,渗碳轴承钢是美国滚动轴承的主
打材料)⑴];中碳轴承钢(主要为适应轮毂和齿轮等 部位具有多种功能的轴承部件或特大型轴承,适用 于制作掘进、起重、大型机床等重型设备上用的特大 尺寸轴承,50CrNi 、42CrMo 、65Mn2、70Mn2 等)[12];
不锈轴承钢(440C 系列和7Crl4Mo,主要应用于化 工、石油、造船、食品工业等部门)“⑷;高温轴承钢 (具有高的高温硬度(58HRC 以上)、尺寸稳定性、耐 高温氧化性、低的热膨胀性和高的抗蠕变强度。
M50(8Ci4Mo4V )和M50NiL 是含Mo 的高温不锈钢
和BG42钢是高温不锈轴承钢,工作温度分别在350
T 和420七以下"叩;CSS42I.是一种高温不锈渗
碳轴承钢,可以使用到500 £以上〔叼;Cronidur30钢
是一种高氮(0. 40% N )的超高强不锈钢,耐蚀性能
比440C 高出几十倍,主要应用于航空、航天工业的 喷气发动机、燃汽轮机和宇航飞行器的制造领域) 及无磁轴承钢(高强度和高硬度C60以及52*合金 等)等系列钢种必如。
因为轴承服役条件的严苛性和复杂性,要求轴 承钢不仅要具有高的冶金质量、优异的疲劳性能和
良好的耐磨性能,同时要满足轴承的耐温、耐蚀和无
磁等各种不同要求,以满足矿山机械、精密机床、冶 金设备、重型装备与高端汽车等重大装备领域和风
力发电、高速铁路及航空航天等新兴业领域等不同 行业高端装备需求。
2国内外高端轴承与轴承钢现状2. 1国内外高端轴承发展状况
目前我国轴承已形成行业销售额2 000多亿元 的经济规模,但在关键轴承上,我国在使用寿命、可
靠性、Dn 值与承载能力等方面与先进国家存在较大 的差距,成为我国精密机床、冶金设备、重型装
备与
高端汽车等重大装备和风力发电、高速铁路及航空 航天等战略新兴产业等装备制造业发展的制约瓶
颈⑺如。目前作为准高速铁路客车和高速铁路客
车最为关键部件之一的专用配套轮对轴承,全部需 要从国外进口,严重制约了国内高速铁路客车产业
的正常和持续发展;国外汽车变速箱轴承使用寿命 最低50万公里,而国内同类轴承寿命约10万公里, 且可靠性稳定性差;风电用轴承的使用寿命要求达
到20年,国内目前可以生产6兆瓦以下的转盘轴承 和偏航变桨轴承,但增速器轴承和电机轴承依然没 有能力提供;国外高速机床主轴轴承高速性能指数
Dn 值可达到3. 3 x  106 rpm  • mm,而我国同类产品 的Dn 值最高不超过1.0X10& rpm  • mm,而且无法
保障高速精密数控机床的使用寿命。作为航空发动 机的基础零部件,国外正在研发推重比为15 ~20的
航空发动机主轴轴承,而我国则在进行10 ~ 12推重 比的航空发动机轴承研制。以上现状表明,国内高
端轴承与国外轴承存在很大差距,尤其是高铁用轴 承、航空发动机用轴承和高速精密机床等方面与国 外差距最为显著。
2.2国内外轴承钢品种发展现状
轴承钢的接触疲劳是轴承失效的主要方式之 一,得到了国内外高度关注。轴承钢的冶金质量对
接触疲劳等性能有直接的影响。近百年以来,高碳
铮轴承钢GCrl5的化学成分没有大的变化,而接触 疲劳寿命提高了 100倍以上,
这与轴承钢冶炼技术
第1期曹文全等:高端装备用轴承钢冶金质量性能现状及未来发展方向•3•的发展息息相关,氧含量的
降低,非金属夹杂物数量和尺寸的减少,使轴承钢的疲劳寿命大幅提高。研究表明,氧含量从30x10"左右降低到5X106,夹杂物总长度从1mm/cn?以上, 减小到0.0001mm/cm3以下,轴承钢的接触疲劳额定寿命(厶o)从107次提高到108次以上,如图2所示。(a)100000
10000
1000
19751980198519901995
材料制造业务年
970
100
19601965
loo
高端汽车1n
L15.91
轴承寿命评估
血万转)
S
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1-I r T nriii:iHiir I-imrii1minn I
1010.10.010.0010.0001
单位体积内的夹杂物总长度/(mm•cm')图2轴承钢接触疲劳寿命厶。随着研发时间的提升(a)以及厶。与夹杂物之间的关系(b) Fig.2Increasing of contact fatigue life厶o for bearing steel with development time(a)and re­lationship between L10and inclusion(b)
1
2
7
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尿
B
0>)E w
随着高端装备向着长
寿命、耐高温、耐腐蚀以及其他特殊性能发展,国外相继开发出耐温不超过150七的以GCrl5为代表的第一代轴承钢、耐温性能不超过350T的M50和M50NiL以及更高耐蚀性能和更高耐温性能的Cro-nirdur30和CSS42L。常温条件下使用的第一代轴承钢,包括以GCrl5为主高碳钢、以G20CrNi2Mo为主渗碳钢和以42CrMo为主的表面感应硬化中碳钢。
CCrl5是最经典的轴承钢牌号,已有百年历史,目前仍然是轴承钢中乃至特殊钢中产量最大的单一钢种,占到轴承钢总量的85%以上。GCrl5作为通用轴承钢,适用于150t以下环境使用的各类轴承部件。为满足腐蚀及耐冲击等特殊环境要求,国内外也相应开发了高碳铮不锈轴承钢G95Crl8 (440C)、渗碳轴承钢G20CrNi2Mo(8620)和中碳轴承钢42CrMo(42CrMo4)和G55Mn(S53C)等钢种。第二次世界大战以后,随着喷气发动机的出现,轴承的使用温度提高到300T以上,高碳铮轴承钢GCrl5耐温性不足,因此借鉴使用高速工具钢的钢种,典型牌号为8Ci4Mo4V(M50),至今也有60年的历史,目前已经发展为航空发动机主打材料。为满足耐蚀性能的要求,国外开发了高温不锈轴承钢G115Crl4Mo4V(BG42),满足轴承400T以下高温腐蚀使用的要求。为满足高温耐冲击的要求,在8Cr4
Mo4V的基础上,国外开发出了高温渗碳轴承钢G13Cr4Mo4Ni4V(M50NiL)。相对于常温使用的轴承钢,M5O、M5ONiL和BG42的使用温度分别达到7350T和400被称之为第二代轴承钢而被广泛应用于航空航天领域。随着高端装备的发展,需要适应更加复杂的环境,除要求轴承钢具有高硬度、高耐磨、高接触疲劳性能以外,还要兼备耐温、耐蚀、耐冲击等良好的综合性能。第三代轴承钢则是耐蚀性能更高和耐温性更好的CSS42L钢和Cronidur30钢。我国在第三代航空发动机用高性能轴承齿轮钢的研发方面与国外存在更大差距,需要进行高温渗碳不锈轴承钢CSS42L和高氮不锈轴承钢Croni-dur30等轴承齿轮钢的研发。CSS42L是美国拉特罗布特殊钢公司(Latrobe Special Steel Company)研制的表面硬化型轴承齿轮钢,属于第三代轴承齿轮材料,应用于宇航齿轮传动机构和涡轮螺旋桨主轴轴承等零部件。国内近年来也开始了第三代轴承齿轮材料的研究工作,研制的新型高温不锈渗碳轴承钢G13Crl4Col2Mo5Ni2,经淬回火热处理后的抗拉强度可达到1800MPa,屈服强度可达到1400MPa,断裂韧性Kg可达到80MPa•nJ"以上。该钢经表面渗碳热处理后室温表面硬度可达到900HV(67 HRC)以上,渗层深度可达到1.0mm,心部硬度可达到545HV(52HRC)O滚动接触疲劳寿命试验表明G13Crl4Col2Mo5Ni2的厶。比G13Cr4Mo4Ni4V高10倍以上,如图3所示。Cronidur30钢是欧洲最早开发的,典型化学成分为0.30%C、15%Cr、l%Mo、0.4%N,该钢采用C-Cr-Mo-N合金体系,属于高耐蚀高氮不锈轴承钢。通过N的固溶强化,形成细小弥散的Cr2(C,N)碳氮化物和M23C6碳化物的双强化机理。由于Cronidur30钢中含有14%~16%的Cr和约0.4%的N,赋予了高氮轴承钢高的硬度、高的耐蚀性能和优异的接触疲劳性能。据报道,Croni-dur30钢的耐蚀性能比440C钢提高了100倍,接触疲劳寿命
提高了4倍以上。但高氮不锈轴承钢Cronidur30的N的加入需要专门的加压冶炼装备(加压电渣炉PESR)和非常复杂的冶炼工艺,以保证材料成分的均匀性和稳定性⑴呦。
装备的轻量化一直是科研工作者努力的方向,轴承作为装备的关键核心部件,由于其工作的特殊
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特殊钢第42卷
性要求,如需要高负载、高耐磨 等,因此轻量化材料的应用很
少。而航天、航空等领域对轻 量化的要求日益迫切,因此新 一代的低密度轴承钢的研发成 为关键。新型的臻钛合金
60NiTi 以及铁基的马氏体和奥
氏体低密度轴承钢GCrl5Al 目
前正在研发当中。NSK 公司
经过多年研究,开发出了一种
经表面淬硬的SHX 耐热钢, SHX 具有良好的抗卡死和耐
磨损特性,并且寿命长(比 SUJ2钢制的轴承寿命长3 ~4
倍)。可以看出尽管已经存在第一代、第二代及第 三代系列化轴承钢材料,国外依然根据应用需求,进
行更高性能轴承齿轮研发,而国内在新型轴承钢研 发方面还存在创新能力不足的问题。
2.3轴承钢生产装备与冶金质量现状
轴承钢的性能不仅与轴承钢钢种有关,还与轴 承钢的生产装备及其工艺控制密切相关。目前国内
外基于真空脱气流程(高炉铁水(废钢)—转炉(电
炉)—LF 钢包精炼炉->VD (RH 真空精炼炉)—连 铸(模铸)),在原材料控制、冶炼、热加工及热处理 等全流程质量控制的基础上,已经将高碳铮轴承钢
GCrl5的冶金质量和性能提高到了[0] W5 X10"、
[Ti] W10 x  1O"、DSWO. 5 级、4. 5 GPa  下接触疲劳
寿命厶0^1 X107次等优异的冶金质量与疲劳性能 水平。由于该流程生产流程长且主要应用于生产量
大面广的GCrl5、GC20CrNi2Mo 和42CrMo 等轴承钢 钢种,故而称之为真空脱气轴承钢。轴承钢夹杂物
对寿命的影响,不仅受到夹杂物尺寸、夹杂物类型和 夹杂物数量影响,同时也受到夹杂物分布的影响。
因此如何提升夹杂物的分布均匀性依然是需要解决 的装备与工艺问题。美国Timken 为了获得高均匀
性夹杂物分布的量大面广轴承钢,建立了真空脱气 轴承钢的垂直连铸生产线,目前Timken 的垂直连铸 生产线已经建成并投产,可见未来长流程的垂直连 铸工艺也应该是未来轴承钢发展的重要方向。目前
国内的河北钢厂、浙江天马、中原特钢都上马了垂直 连铸生产装备,可以解决长流程轴承钢弧弯式连铸 带来的夹杂物分布不均匀的问题。
除了长流程生产工艺,还有电渣冶炼和双真空
冶炼2个特冶流程生产更高等级的轴承钢。电渣流
接触我劳寿命
图 3 G13Crl4Col2Mo5Ni2(CSS42L 、GQSS-13)与 G13Ci4Mo4Ni4V( M50NiL)工业试制
钢的经真空表面渗碳后的硬度变化及200 t 下的接触疲劳性能
Fig. 3 Hardness  variation  of  the  industry  trial  steel  of  both  G13Crl4Col2Mo5Ni2( CSS~42L 、 GQSS-13) and  G13Cr4Mo4Ni4V( M50NiL) after  surface  vacuum  carburisation  and  contact  fa ­
tigue  property  at  200 七
程:真空脱气(真空感应)一>电渣炉(保护电渣炉和
加压电渣炉),简称电渣重熔;双真空流程:真空感
应炉(真空脱气)真空自耗炉(VAR ),简称双真 空。由于这两个特冶流程仅仅包括两个冶炼阶段,
故称之为轴承钢短流程冶炼工艺。电渣重熔通过渣
洗提高轴承钢的纯净度,获得均匀细小的新生夹杂
物,并通过水冷结晶器获得均匀的组织,质量稳定性 高,但批量较小,成本较高。目前我国年产电渣重熔 轴承钢20万t 左右,主要应用于铁路、风电、轧机、 兵器等领域。双真空工艺具有极强的脱氧能力,可 获得极少数量且细小均匀分布的夹杂物,以及良好 的组织均匀性,质量稳定性很髙,但批量更小、成本 更高,主要用于航空、航天等关键轴承部件。轴承钢
的生产装备与工艺决定了轴承钢中纯净度与夹杂物
控制水平,也极大影响着轴承钢的接触疲劳寿命。 所以GCrl5接触疲劳性能就是一种典型的由夹杂 物大小、类型、分布所控制的,被称之为夹杂物控制
的疲劳机制。图4给出了通过旋弯疲劳法进行真空 脱气、电渣和真空自耗等冶炼方法获得的轴承钢夹 杂物对比。从中可以看出,真空脱气轴承钢的大颗
粒夹杂物是电渣钢和双真空钢的2倍左右⑶]o
轴承钢的接触疲劳寿命不仅受到夹杂物影响, 还与轴承钢中碳化物颗粒尺寸存在直接相关性。碳 化物对接触疲劳寿命影响在M50和440C 中表现得
更为显著。双真空冶炼的440C 钢的厶。仅仅达到了
0.5 X107次,低于炉外精炼的GCH5的£10&1 x  107 次。主要原因是440C 钢中的碳化物尺寸达到了
50 pm 的尺寸,远远大于钢中最大夹杂物Ds 的尺寸 (20 pun ),同时也远远大于炉外精炼和双真空GCrl5 的碳化物尺寸(最大碳化物一般小于10 |xm )。据报
第1期
曹文全等:高端装备用轴承钢冶金质量性能现状及未来发展方向
・5・
道,与440C 钢一样,M50钢的 接触疲劳寿命主要受到钢中碳
化物尺寸所控制。针对于M50 钢和440C 钢的接触疲劳寿命
与轴承钢中的碳化物之间的关
系,提出了 M50和440C 等高 碳高合金钢的碳化物控制的接 触疲劳机制。尽管人们更多地
研究了 GCrl5夹杂物对接触
疲劳寿命的影响,但碳化物对 接触疲劳寿命的影响得到长时 间关注。人们发现高碳锯轴承 钢GCrl5通过高温扩散、控轧
控冷、球化退火工艺技术等,使钢中的碳化物液析、
碳化物网状和碳化物带状得到一定的控制与改善, 从而可以提高轴承钢的接触疲劳性能。
轴承钢的组织均匀性,特别是夹杂物与碳化物的 均匀性,严重影响轴承钢的接触疲劳寿命。瑞典
OVAKO 通过超低S 含量(Wl  X10'5),以及A 、B 、C
类夹杂物的尺寸控制,从而获得轴承齿轮钢的各向同 性。该公司对外宣称可以将不同C 含量和性能级别 的轴承钢处理成各向同性轴承钢,体现出国外较高的
控锻控冷水平。OVAKO 公司最近报道的各向同性轴
承及齿轮钢(IQ-Steel )的部分结果,可以看出夹杂物
长度、旋转弯曲疲劳强度、冲击韧性等在横、纵2个方 向基本相同。碳化物不均匀性的根源在于凝固组织
的均匀性,因此对于凝固技术的研究是控制碳化物不 均匀性必不可少的。电渣重熔和真空自耗工艺就是
利用水冷结晶器获得良好的铸态组织,从而极大改善
了轴承钢中的碳化物不均匀性。通过控制轧制实现 轴承钢整个截面的均匀变形,实现碳化物的破碎及形
变诱导碳化物析出,改善轴承钢的带状及网状不均匀 性分布卩呦a
无论是夹杂物还是碳化物都有可能成为疲劳裂 纹萌生的源头。目前国内外已经发现了不同种类轴 承钢的夹杂物疲劳控制机制和碳化物疲劳控制机制,
同时除了夹杂物、碳化物外,还有基体组织等其他因
素,通过抑制疲劳裂纹扩展来影响着轴承钢疲劳寿 命。但国内尚没有对此展开系统深入研究,因而也无 法形成夹杂物、碳化物和其他因素的控制理论指导轴 承钢的生产实践。
2.4国内外轴承钢长寿命热处理控制技术
热处理决定了轴承钢最终的组织状态和性能,是 轴承长寿命与高可靠性性能保障的重要技术之一。
失效循环次数
15001400(a)
• C«-Al-0
▲表面夹杂ftj(Ca-Al-O) •表面夹杂物(TiN)
1300z
12001100
• £拆*1000
• • <<
900--->—2*------------
・・-->......
夹杂物尺寸
图4通过旋弯疲劳法进行轴承钢中夹杂物评价(a)及冶炼工艺对夹杂物影响的评价 结果(b)
Fig. 4 Inclusion  evaluation  by  Spin-bending  Fatigue  Method  ( a) and  evaluation  results  of  the
effect  of  smelting  process  on  inclusions  ( b)
为获得高硬度、高耐磨、高接触疲劳等性能,热处理的
目的是获得细小均匀的基体组织和析出相。常规淬 火(SQ )后的高碳锯轴承钢GCrl5中一般含有体积分
数为6% -15%的残余奥氏体,该残余奥氏体为软的 亚稳定相,在一定的条件下(如回火、自然时效或零件
的使用过程中)会失稳转变为马氏体或贝氏体。相变 带来的后果是零件的硬度提高,韧性下降,尺寸
发生
变化而影响零件的尺寸精度,导致轴承无法正常工 作。对尺寸精度要求较高的轴承零件,一般希望残余
奥氏体越少越好,如淬火后进行补充水冷或深冷处
理,采用较高温度回火等消除残余奥氏体。但残余奥 氏体可提高韧性和裂纹扩展抗力,在一定的条件下,
工件表层的残余奥氏体还可降低接触应力集中,提高 轴承的接触疲劳寿命。最近国内外报道了一种新型
循环热处理可以大幅度细化GCrl5的原始奥氏体尺
寸,从而大幅度提升轴承钢接触疲劳性能的研究成 果。研究指出,双阶段特殊热处理(DQ )后,GCrl5轴
承钢的原始奥氏体晶粒尺寸从约15 am 细化到约5
IJim 和轴承钢中的碳化物平均尺寸也从a  6 p,m 细化
到了 0.3 pm 的水平,从而将轴承钢的接触疲劳寿命
提高了 5倍以上,如图5所示⑶〕。据报道国外对渗 碳轴承钢进行了新型热处理及表面复合处理研究并 得到了应用,该技术可将轴承的使用寿命提高5 ~ 10
倍,显示出热处理技术在提高轴承齿轮寿命方面的巨
大作用。原始奥氏体细化大幅提升接触疲劳寿命的
机理可以通过位错在夹杂物边部的塞积加以解 释(旳,即晶粒越细化,作用到夹杂物与基体界面的位 错数量越少,减轻夹杂物周围应力聚集程度,降低了
夹杂物作为裂纹源的倾向。
目前国外成功运用了 GCrl5轴承钢表面碳氮共
渗的特殊热处理技术(SH ),该技术可以将轴承钢的