GB/T18254 高碳鉻軸承鋼標(biāo)準(zhǔn)
我國(guó)軸承鋼中主要以高碳鉻軸承鋼為主，產(chǎn)量約占軸承鋼總產(chǎn)量的90%，其余為滲碳軸承鋼、高溫軸承鋼等。目前軸承鋼的精煉比已經(jīng)達(dá)到100%，連鑄比平均47.56%，氧含量平均7.12-10.31ppm。改革開(kāi)放以來(lái)，軸承鋼的產(chǎn)量增長(zhǎng)了7倍。
高碳鉻軸承鋼：價(jià)格便宜、可切削性好，耐磨性和抗?jié)L動(dòng)接觸疲勞性好，廣泛應(yīng)用于滾動(dòng)軸承內(nèi)、外圈及滾動(dòng)體。代表牌號(hào)：GCr9、GCr9SiMn、GCr15、GCr15SiMn等。
滲碳軸承鋼：采用低碳合金鋼滲碳工藝制造，用于要求高耐磨性、高滾動(dòng)接觸疲勞性能和高韌性的軸承。代表牌號(hào)：G20CrMo、G20CrNiMo、G20CrNi2Mo、G20CrNi4、G10CrNi3Mo、G20CrMnMo等。

㈠、標(biāo)準(zhǔn)的沿革
我國(guó)高碳鉻軸承鋼標(biāo)準(zhǔn)最早制定于1952年，編號(hào)為重10-52，1959年修訂為YB9-59，1968年又修訂為YB9-68，到1980年制訂了YB(T)1-80推薦標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)由于種種原因一直未正式實(shí)施，爾后在1984年由原冶金工業(yè)部和機(jī)械工業(yè)部簽訂了高碳鉻軸承鋼兩部臨時(shí)供貨協(xié)議YJZ84。之后，供需雙方長(zhǎng)期使用的標(biāo)準(zhǔn)主要是YJZ84，部份執(zhí)行YB9-68，直到2002年高碳鉻軸承鋼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)批準(zhǔn)執(zhí)行。

㈡、標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容說(shuō)明
GB/T18254-2002標(biāo)準(zhǔn)是以YJZ84為基礎(chǔ)，非等效采用ASTM A295-94《高碳耐磨軸承鋼》制定的。與原YJZ84主要技術(shù)變化如下。
⒈鋼的牌號(hào)設(shè)置
⑴、增設(shè)GCr4、GCr15SiMo、GCr18Mo三個(gè)新牌號(hào)。
GCr4牌號(hào)——本牌號(hào)類(lèi)似于前蘇聯(lián)的шx4和美國(guó)的SAE50100。其主要化學(xué)成份基本相同。
GCr18Mo牌號(hào)——本牌號(hào)類(lèi)似于德國(guó)的100CrMo7(材料號(hào)1.3537)，瑞典的SKF24。
GCr15SiMo牌號(hào)——GCr15SiMo材料是一個(gè)新開(kāi)發(fā)的高淬透性軸承鋼，與GCr15、GCr15SiMn相比，本材料含有0.30～0.40%鉬和0.65～0.85%硅，是一種具有良好的淬透性、淬硬性及高的抗接觸疲性能材料，是制造有效壁厚30～80mm的大型、特大形重載軸承的理想材料，可部份代替GCr15SiMn牌號(hào)。
⒉化學(xué)成分
⑴、關(guān)于氧含量的確定
本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了氧含量≤0.0015%，并規(guī)定鋼液應(yīng)經(jīng)真空處理。由于氧含量是衡量軸承鋼純潔度高低的重要指標(biāo)之一，也是多年來(lái)兩部門(mén)在制定標(biāo)準(zhǔn)中爭(zhēng)論的焦點(diǎn)，這一指標(biāo)的確定具有突破性。
⑵、非金屬夾雜物
鋼中非金屬夾雜物含量是衡量軸承鋼純潔度的一項(xiàng)重要指標(biāo)，為保證軸承鋼的質(zhì)量，促進(jìn)軸承鋼質(zhì)量的進(jìn)一步提高，在標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定采用真空脫氣處理的冶煉方法和在冶金產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中率先納入氧含量考核指標(biāo)的前提下，本標(biāo)準(zhǔn)在YJZ84的基礎(chǔ)上，將B類(lèi)粗系、C類(lèi)和D類(lèi)的細(xì)系和粗系非金屬夾雜物加嚴(yán)了0.5∼1.5級(jí)，使非金屬夾雜物指標(biāo)等同于ASTM A295-94要求。在標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中，有些用戶(hù)代表提出在鋼材上檢驗(yàn)非金屬夾雜物，鑒于目前尚無(wú)現(xiàn)行的國(guó)內(nèi)外資料和圖譜以及判定規(guī)則可借鑒，暫不納入標(biāo)準(zhǔn)，可今后由供需雙方進(jìn)一步努力開(kāi)拓此方面的研究工作。

㈢國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析
⒈關(guān)于氧含量的規(guī)定
世界各國(guó)的軸承鋼標(biāo)準(zhǔn)中，SKF公司標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氧含量有明確規(guī)定，88年版和95年版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定≤15ppm；美國(guó)ASTM A295-94標(biāo)準(zhǔn)附錄中規(guī)定可按用戶(hù)要求分析氧含量，并規(guī)定氧含量≤15ppm，其他國(guó)家雖在標(biāo)準(zhǔn)中未明確規(guī)定氧含量指標(biāo)，但在實(shí)際生產(chǎn)和訂貨中，都有氧含量要求，甚至更嚴(yán)格，由此可見(jiàn)，氧含量對(duì)軸承鋼質(zhì)量的影響已越來(lái)越被人們所認(rèn)識(shí)。早在YJZ84技術(shù)條件討論中，就曾提出納入氧含量指標(biāo)(O≤20ppm)，但由于當(dāng)時(shí)的冶金裝備、技術(shù)、檢驗(yàn)水平限制，未能解決，現(xiàn)經(jīng)冶金企業(yè)多年來(lái)的努力，目前已有相當(dāng)數(shù)量冶金企業(yè)通過(guò)工藝裝備改造和技術(shù)進(jìn)步，已具有控制氧含量的工藝水平，故本標(biāo)準(zhǔn)正式列入了氧含量技術(shù)指標(biāo)，規(guī)定氧含量小于、等于15ppm，與國(guó)際先進(jìn)水平標(biāo)準(zhǔn)相同，這是一個(gè)重大突破，對(duì)保證和提高軸承鋼質(zhì)量有著極其重要的意義。
SKFD33在測(cè)定氧含量的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中，明確規(guī)定試樣可取自于鋼坯或鋼材，試樣數(shù)量分別為2塊和3塊，每塊試塊至少測(cè)試2只試樣，但其合格判定方法是采用平均值來(lái)判定的；ASTM A295-94規(guī)定，氧含量試樣的取樣位置和數(shù)量同非金屬夾雜物，同時(shí)，氧含量的合格判定方法也按非金屬夾雜物的三條判定原則進(jìn)行?？紤]到國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的氧量分析數(shù)量過(guò)多，工作量極大，不利于生產(chǎn)周轉(zhuǎn)，故本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定氧含量只取1只，并按GB10561的測(cè)試方法檢驗(yàn)，同時(shí)，參照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)不設(shè)氧含量的允許偏差。但考慮到鋼中氧含量分布不均勻性，用一個(gè)氧含量的分析測(cè)定值來(lái)決定一爐鋼合格與否不太科學(xué)合理，在標(biāo)準(zhǔn)中增加了“當(dāng)氧含量超過(guò)規(guī)定時(shí)，可在鋼材（坯）上任意取三個(gè)試樣進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，其檢驗(yàn)結(jié)果的平均值必須小于、等于15ppm，其中，至多有一個(gè)試樣允許超過(guò)15ppm，但不得大于20ppm”的內(nèi)容，以使標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定更科學(xué)合理，同時(shí)基本與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌。
⒉關(guān)于鋼中殘余元素和有害元素的控制
SKF D33、ASTM A295、我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)殘余元素和有害元素的控制對(duì)比如表4-1所示：
表4-1 殘余元素和有害元素對(duì)比表
元素 Ni Cu Ni+Cu Mo As Sn Sb Pb Ti Al Ca
不大于， Wt%
瑞典 （81） 0.20 0.30 — 0.10 0.04 0.03 0.005 0.002 0.005 — —
SKF
D33
（88） 0.25 0.30 — 0.10 0.04 0.03 0.005 0.002 0.003 0.010/0.060 —
（95） 0.25 0.30 — 0.10 0.04 0.03 0.005 0.002 0.003 0.010/0.050 ≤0.0010
ASTM A295-94 0.25 0.35 — 0.10 — — — — 協(xié) 協(xié)
YJZ 84 0.30 0.25 0.50 0.08 — — — — — — —
本標(biāo)準(zhǔn) 0.30 0.25 0.50 0.10 協(xié)協(xié)協(xié) 協(xié) 協(xié) 協(xié) —
從殘余元素和有害元素對(duì)比表可見(jiàn)：
⑴、對(duì)Ni、Cu元素的規(guī)定基本相當(dāng)；
⑵、對(duì)Mo元素的控制問(wèn)題，由于YB(T)1-80和YJZ84當(dāng)時(shí)是參照美國(guó)ASTM A295-76的規(guī)定，規(guī)定為殘余Mo控制在0.08%以下，從對(duì)比表可見(jiàn)，現(xiàn)A295-94和SKFD33的標(biāo)準(zhǔn)均規(guī)定為≤0.10%，為了與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，故本標(biāo)準(zhǔn)將Mo含量改為≤0.10%。
⑶、瑞典SKF標(biāo)準(zhǔn)對(duì)軸承鋼中的其他有害和殘余元素作了明確的規(guī)定，瑞典SKF研究了Ti元素對(duì)軸承鋼質(zhì)量的影響，認(rèn)為過(guò)高Ti含量對(duì)軸承鋼的疲勞壽命造成危害，并將Ti的控制從81年版標(biāo)準(zhǔn)到88年版標(biāo)準(zhǔn)又進(jìn)行了加嚴(yán)；美國(guó)A295-94也將Ti元素作為用戶(hù)提出要求應(yīng)作分析的規(guī)定；國(guó)內(nèi)關(guān)于Ti對(duì)軸承鋼質(zhì)量的影響也已逐漸引起重視，各企業(yè)均在進(jìn)行探索和試驗(yàn)，初步認(rèn)為，如何減少鐵合金及耐火材料帶入的Ti元素(主要是極大部份高碳鉻鐵含Ti量達(dá)0.30-0.40%)和正確控制和避免冶煉過(guò)程中的增Ti和回Ti現(xiàn)象是降低鋼中鈦元素的關(guān)鍵，但目前還缺乏有效的措施，故暫不作為必保指標(biāo)列入本標(biāo)準(zhǔn)中，但為了滿(mǎn)足部份特殊需要，而將鈦元素的控制作為雙方協(xié)議項(xiàng)目列入。至于Sn、Pb、Sb、As、Ca元對(duì)鋼性能的影響程度尚未有成熟資料，再加之這些元素尚缺乏快速分析手段和部份元素還無(wú)具體的分析方法標(biāo)準(zhǔn)，故與Al一起均作為協(xié)商條款。
⒊非金屬夾雜物
世界各國(guó)由于所采用的標(biāo)準(zhǔn)體系不一，故在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)非金屬夾雜物的評(píng)級(jí)圖譜、檢驗(yàn)數(shù)量、判定方法均有不同的規(guī)定。前蘇聯(lián)的Гост801標(biāo)準(zhǔn)采用最高級(jí)別法外，其余均采用平均級(jí)別法，其中又以ASTME45的體系為主并普遍采用，DIN標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)級(jí)圖譜較詳細(xì)和全面，但其評(píng)級(jí)方法過(guò)于復(fù)雜和繁瑣，因此早在YB（T）1-80和YJZ84的制訂中均參照了ASTM的標(biāo)準(zhǔn)體系，以使我國(guó)軸承鋼標(biāo)準(zhǔn)能與世界各國(guó)接軌。本標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)當(dāng)時(shí)的實(shí)際生產(chǎn)情況，在標(biāo)準(zhǔn)中同時(shí)規(guī)定了必須采用真空脫氣處理的冶煉工藝、納入嚴(yán)格的氧含量考核指標(biāo)，并規(guī)定在不同位置檢驗(yàn)非金屬夾雜物的三個(gè)條款，以有利于保證鋼材的純潔度。
綜上所述，本標(biāo)準(zhǔn)在YJZ84基礎(chǔ)上，非等效采用ASTM A295，在標(biāo)準(zhǔn)中列入了氧含量小于、等于15ppm的考核指標(biāo)，加嚴(yán)了非金屬夾雜物合格級(jí)別（與ASTM A295-94等同），又納入了三個(gè)新的高性能牌號(hào)，并增加了標(biāo)準(zhǔn)的貿(mào)易性特點(diǎn)，使標(biāo)準(zhǔn)水平有了很大的提高，與世界各主要工業(yè)國(guó)家的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相比具有較高水平，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

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