在汽车、机床等高速旋转的机械中，滚动轴承是它们实现旋转的关键部件。用于制造滚动轴承套圈和滚动体的钢种称为滚动轴承钢。此钢种也用来制造量具、模具等耐磨件。这类钢在工作时承受峰值很高的交变接触压应力，同时滚动体与内、外套圈之间还产生强烈的摩擦，并受到冲击载荷作用、大气和润滑油介质的腐蚀作用。所以要求这类钢具有高而均匀的硬度和耐磨性，高的接触疲劳强度，足够的韧性、淬透性和对大气、润滑剂的耐蚀能力。

6.2.5.1　成分特点

高碳：滚动轴承钢中的碳含量为 0.95%～1.05%，高的含碳量一部分保证了钢的淬透性，即淬火后马氏体内有足够的碳含量，使钢获得高的接触疲劳强度；其余碳还可以与碳化物形成元素形成一定量的碳化物，使钢获得高硬度和高耐磨性。

主加合金元素Cr：加入的Cr部分溶入固溶体中，提高了钢的淬透性；部分Cr溶入渗碳体中形成合金渗碳体（Fe，Cr）3C，可提高钢的回火稳定性和钢的硬度，使钢具有高的接触疲劳强度和耐磨性。Cr还可提高钢的耐腐蚀性能。传统轴承钢中含铬0.40%～1.65%，若超过此范围，会增加淬火组织中残余奥氏体的量，降低钢的硬度和疲劳强度。

辅加Si、Mn、Mo、V等：对于大型轴承钢，加入硅、锰、钼、钒等进一步提高强度和淬透性。钒能提高耐磨性并防止过热，Mo能提高高温强度。

严格限制S、P含量：轴承钢中一般要求wS、wP＜0.025%，同时尽量减少O、N、H等有害气体含量和非金属夹杂物的数量，改善夹杂物的类型、形态、大小和分布，以保证接触疲劳强度。故轴承钢一般要采用电炉冶炼和真空去气等炉外精练处理。

6.2.5.2　常用钢种

轴承钢大部分都含有铬，分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高碳铬不锈轴承钢、高温轴承钢四大类。常用轴承钢的牌号、性能、用途见表6.14。

表6.14　常用轴承钢的牌号、性能、用途(www.daowen.com)

（1）高碳铬轴承钢：GB/T 18254—2016《高碳铬轴承钢》规定了高碳铬轴承钢的牌号、化学成分、低倍组织、显微组织、非金属夹杂物、碳化物不均匀性等技术要求和试验方法等。典型钢种为GCr15钢，它是用量最大的轴承钢，其工作温度低于180 °C，多用于制造中小型轴承，也常用来制作冷冲模、量具、丝锥等。

（2）渗碳轴承钢：主要用于制作大型轧机、发电机及矿山机械上的大型（外径大于250 mm）或特大型（外径大于 450 mm）轴承。这些轴承的尺寸很大，在极高的接触应力下工作，频繁地经受冲击和磨损，因此对大型轴承除应有对一般轴承的要求外，还要求心部有足够的韧性和高的抗压强度及硬度，所以选用低碳的合金渗碳钢来制造。经渗碳淬火和低温回火后，表层坚硬耐磨，心部保持高的强韧性，同时表面处于压应力状态，对提高疲劳寿命有利。GB/T 3203—2016《渗碳轴承钢》规定了渗碳轴承钢的牌号及化学成分等，见表6.14。这类轴承钢采用合金结构钢的牌号表示方法，仅在牌号头部加符号“G”。

（3）高碳铬不锈轴承钢：是适应现代化学、石油、造船等工业发展而研制的，如90Cr18。在各种腐蚀环境中工作的轴承必须有高的耐蚀性能，一般含铬量的轴承钢已不能胜任，因此发展了高碳高铬不锈轴承钢。GB/T 3086—2019《高碳铬不锈轴承钢》规定了高碳铬不锈轴承钢的牌号及化学成分等，见表6.14。铬是此类钢的主要合金元素，其平均铬含量约18%，属于高合金钢，采用不锈钢的牌号表示方法，牌号头部不加符号“G”。

（4）高温轴承钢：航空发动机、航天飞行器、燃气轮机等装置中的轴承是在高温高速和高负荷条件下工作的，其工作温度在300 °C以上。低合金轴承钢的工作温度也只能在250 °C以下，如果温度再升高，则会导致硬度急剧下降而失效。因此在较高温度下工作的轴承，应采用具有足够高的高温硬度、高温耐磨性、高温接触疲劳强度及高的抗氧化性等性能轴承钢。高温轴承钢采用耐热钢的牌号表示方法。

6.2.5.3　高碳铬轴承钢的热处理特点

轴承钢正常锻轧后的组织为细片状的珠光体＋二次碳化物，硬度较高，需进行球化退火以降低钢的硬度，以利于切削加工，更重要的是获得细小的球状珠光体和均匀分布的细粒状碳化物，为零件的最终热处理做组织准备。常用的球化退火工艺有缓冷球化法和等温球化法。缓冷球化的加热温度为 770～810 °C，而 790 °C 被认为是最适宜的温度，保温 2～4 h，以20 °C/h冷至650 °C出炉空冷；等温球化则是在（790±10）°C保温2～4 h，快冷至（720±10）°C保温3～4 h。

滚动轴承钢的最终热处理为淬火＋低温回火。GCr15钢的淬火温度范围为830～860 °C，淬火后要求硬度达 64～66 HRC，奥氏体晶粒度为 5～8 级，显微组织为隐晶马氏体基体＋均匀细小的碳化物＋残余奥氏体，基体碳含量为 0.5%～0.6%，铬含量为 0.8%左右，有 7%～9%的未溶碳化物。低温回火温度范围为（160±50）°C，保温2～4 h，回火组织为回火马氏体＋细粒状碳化物＋残余奥氏体。