高碳铬轴承钢成为轴承用钢的趋势

　　世界各国均采用以高碳铬轴承钢作为轴承用钢的趋势，向提高淬透性的方向发展以适应厚壁零件的需要。主要有以下几方面的发展：

　　高淬透性钢        

　　为了适应大尺寸轴承零件的需要，仿制开发了高淬透性钢GCrl5SiMo、GCrl8Mo。

　　表面淬硬钢GCr4

　　用于铁路和轧机轴承，利用该钢较低的淬透性，通过中频感应加热后水冷，在零件表面得到一定深度的硬化层，性能与渗碳钢渗碳淬火组织相近，如表面残余压应力、高的心部韧性等。

　　马氏体不锈钢

　　常规高碳马氏体不锈轴承钢9Crl8、9CrlSMo(440C)具有高的碳、铬含量，凝固时产生粗大共晶碳化物，且不能通过以后的热处理来改变。粗大的碳化物易造成高应力集中而引起材料剥落，降低马氏体基体的铬含量将导致热处理后硬度偏低、耐蚀性下降。另外，粗大共晶碳化物的存在影。向轴承的表面粗糙度，增大轴承的噪声。因此，钢中应尽量减少共晶碳化物的存在。  

　　近年人们开发了0．7C一13Cr马氏体不锈钢，通过降低碳、铬含量，减少共晶碳化物含量及尺寸。该钢的接触疲劳性能、硬度、冲击韧性及在盐水中的耐蚀性优于440C，但在硫酸及盐酸溶液中的耐蚀性不如440C。该钢主要用于防锈、耐蚀的精密轴承和轴连轴承，如低噪声的录像机磁鼓轴承组件、计算机硬盘驱动轴承及牙钻轴承等。

　　德国开发的高氮钢HNS，主要是降低440C中的碳含量并增加氮含量，以提高耐蚀性和持久寿命，且不增加太多的生产成本。该钢的韧性、耐蚀性及疲劳性能均优于0．7C一13Cr及440C。用这种钢制造的轴承在水中的寿命高出用常规轴承钢制造的轴承5倍。

　　改进合金成分、提高基体强度的GT钢

　　日本开发了GT钢，提高了基体强度和韧性，同时提高了回火稳定性。用于制造在重载、洁净润滑条件下或小型轻量化条件下使用的轴承。

　　耐污染钢TF系列

　　在污染润滑条件下使用的轴承，润滑剂中硬的污染物颗粒(如外来的粉尘、其他零件的磨损碎屑等)进入接触区时，在接触零件的表面形成压痕而造成压痕边沿的应力集中，形成表面疲劳剥落源，造成轴承零件的早期失效。污染颗粒对寿命的影响取决于污染物的硬度、数量、尺寸，硬度越高、数量越多、尺寸越大，对轴承寿命的影响也越大。在这种情况下，采用如前所述的措施对提高轴承的寿命和可靠性没有明显效果，有效的方法是阻止压痕的形成或降低压痕边沿的应力集中。

　　TP系列渗碳钢可分为TF、HTF、STF和NTF，可大大提高轴承在污染润滑条件下的寿命。TP钢适当地提高了基体的C含量，用这种钢制造的轴承在污染润滑条件下的寿命比用普通轴承钢制造的轴承提高4倍；HTF钢在TF钢的基础上采用较高的Cr、Mn含量，促使基体中形成大量的细小碳化物并在渗层中得到更多的残余奥氏体，用这种钢制造的轴承在污染润滑条件下的寿命比用普通轴承钢制造的轴承提高6倍多；STF钢在HTF的基础上又加入1％的Mo，以得到更多、更细的碳化物或碳氮化物，其碳化物的数量为TF钢的3倍，用这种钢制造的轴承在污染润滑条件下的寿命比用普通轴承钢制造的轴承提高近10倍；NTF钢与HTF钢相似，只是贵重元素Cr、Mn含量较少，用NTF制造的轴承价格低于普通轴承钢制轴承。另外，TP系列钢制的轴承具有优良的耐磨性和咬合极限，尺寸稳定性介于全淬硬和一般表面淬硬材料之间。

　　准高温用钢NTJ2、KUJ7

　　GCrl5钢制轴承在100℃～200℃准高温区使用时，在高温和接触力的共同作用下，次表层形成低硬度的铁素体白亮区，白亮区成为后来的疲劳源，降低滚动轴承寿命。同时，轴承的硬度下降，耐磨性及尺寸精度变差，配合间隙改变，甚至发生轴承卡死。如采用M50类高温用材料，则必然增加轴承的成本。提高准高温工作条件下轴承寿命的有效而廉价的途径是在GCrl5成分的基础上，适当提高Cr、Si、Mo等的含量以阻止白亮区的形成来提高高温性能。准高温轴承钢NTJ2、KUJ7，在150℃一180℃的工作温度下，寿命、尺寸稳定性等均优于200℃高温回火处理的GCrl5。这类准高温钢特别适用于制造汽车发动机主轴、发电机、复印机及热加工机械用轴承。

　　高温轴承钢

　　传统的高温轴承钢为T1(W18Cr4V)、T2、T10、M50(Cr4M04V)等，这些全淬透钢虽然能满足许多应用要求，如较高的高温硬度等。但这些钢均添加了大量贵重的元素如Cr、Mo、W、V，利用二次硬化提高许多使用温度，但价格高、碳化物粗大。为细化对滚动轴承寿命带来不利影响的粗大碳化物，还必须进行特殊冶炼，且韧性不足，在高速、高应力下，其可靠性难以保证。

　　欧美国家开发出的RBD、CBSl000、M50NiL等高温渗碳钢，以M50NiL使用最为广泛，其经渗碳后，渗层内碳化物细小，渗层为残余压应力，心部韧性为M50的2．5倍，经表面镀硬铬后，其疲劳寿命为M50的6倍。目前，该钢主要用在航空发动机主轴轴承等要求高温、高速、高应力、高可靠性、形状复杂的轴承上。