第一、二、三代轴承钢及其热处理技术的研究进展(六)

朱祖昌，杨弋涛

(1.上海工程技术大学，上海 201620； 2.上海大学，上海 200072)

3.2.4国内外碳化物均匀度检测标准及对照

本文以相当的篇幅阐述了高碳铬轴承钢的高温扩散退火热处理，控制轧制和控制冷却，超快速冷却技术及其应用，其目的是说明这些技术的应用首先是为了减轻轴承钢的碳化物液析、碳化物带状偏析和网状二次碳化物的缺陷组织的出现和提高轴承钢中碳化物的均匀度，这一问题是提高轴承钢质量和延长轴承使用寿命的第一个重要问题。实际上，高碳铬轴承钢的碳化物均匀度还应包括其球化退火后的基体组织中碳化物颗粒的大小和均匀分布，我们对这个问题将在下一部分作重点详加阐明。轴承钢中碳化物均匀度的提高、轴承钢热处理后减轻基体显微组织强韧化和非金属夹杂物的冶金缺陷以及均匀分布同样都是对轴承使用性能和使用寿命提高起很大影响的重要因素。对于提高高碳铬轴承钢中碳化物的均匀度这个问题，人们早就有所认识。本文前述也已有所提及。翁宇庆等[84]也指出，高温扩散热处理是消除共晶碳化物，减轻树枝状偏析的有效方法，采用轧后控冷技术可以减小网状碳化物等级和得到良好的球化退火预备组织。

现在人们已愈来愈认识到，组成高碳铬轴承钢的非金属夹杂物体系、碳化物体系和Fe-C-Cr多元合金体系的3个体系中，前二个体系中非金属夹杂物的组成、含量、形态分布和大小以及碳化物的含量、形态分布和大小是轴承钢质量极其重要的影响因素。现在，随着钢冶炼技术水准提高和轴承钢纯净度的提高，非金属夹杂物缺陷的影响已经能够在得到很大程度改善的情况下，碳化物体系的影响逐渐占据愈益关键的地位。关于上述讲的合金基体显微组织的问题实际上涉及的是Fe-C-Cr多元合金体系如何使用热处理技术进行强韧化，这个问题当然是本文以后重点要加以阐明的。

前苏联学者1980年的著作[85]对高碳铬轴承钢中碳化物缺陷严重影响提高轴承使用寿命叙述得最为明确。轴承钢随着其网状碳化物级别增加，轴承的接触疲劳强度降低，出现粗大网状碳化物的纵向试样的接触疲劳强度几乎降低30%。当网状碳化物从2级增加至4.5级，纵向和横向试样的冲击韧度降低2/3。有试验数据指出，网状碳化物级别由1.5级增大至3级时，纵向、横向试样冲击韧度就会降低3/8和7/12，当网状增高至5级时相应将使之降低6/11和5/7。他们还指出，碳化物液析是一种脆性相，使钢的接触疲劳强度降低的同时，还增大钢的摩擦系数和磨损率，这样就能使轴承的抗耐磨性能下降。有试验已证实，对ШX15钢坯中φ110 mm棒料经1160 ℃×15 h扩散退火，使所有断面上的带状碳化物级别从2.5～4级降至0.5～1级。淬火后结果表明，可以使材料的抗拉强度和抗弯强度提高10%～13%，冲击韧度从0.26 MJ/m2提高至0.4 MJ/m2，即可以提高54%。对碳化物带状组织以3～3.5级的接触疲劳寿命为100%时，经扩散退火后的横向和纵向的值可以分别增加至166%和118%。为此，前苏联的ГОСТ 801—78标准[86](滚珠轴承钢技术条件)对碳化物液析，碳化物带状组织和网状碳化物都作了限制。上述的碳化物液析，碳化物带状组织和网状碳化物评定级别的图片都在ГОСТ801—78标准的附件中列出。

但是，轴承钢中碳化物组织缺陷是客观存在的，各个国家按各自标准进行的这种级别评定是带有相当的局限性和主观性，显然没有可比性。因此，我们在这里着重提出，必须对按各自标准进行的这种级别评定加以比较。通过比较，才能知道采用哪一种标准会更加合理，更加有利于指导生产和控制产品的质量。以便了解世界和我国在高碳铬轴承钢标准规定上的不同与标准规定之间的差别，也能了解标准中规定的某些弊病，更能为以后作出修改指明方向。王昌生等[87]1996年提出过SEP1520与ASTM A295和JIS G 4805标准在碳化物不均匀度方面存在不同，并指出按我国YJZ—84标准交货轴承钢的碳化物合格率很低。但是，这一方面工作在国内作得不多。

国内外碳化物均匀度检测的主要标准按我们收集的有：(一)ГОСТ801；(二)GB/T 18254；(三)ASTM和ISO的相关标准；(四)SKF D33；(五)一些工厂的厂标。我们在下面分别加以讲述，并作出相互比较。当然，标准规定的要求仅仅是文字上的，各企业生产厂的执行情况又是另一回事。但是起码在文字上作比较也是十分重要的。各企业生产厂一定会在这方面更加严格要求，以保证自己的产品具有高的质量来赢得市场。我们国家的高碳铬轴承钢的生产也处在这样的局面！

(一)滚珠轴承钢技术条件ГОСТ 801—78标准是在1978年8月17日由前苏联部长会议国家标准委员会批准，自1980年1月1日～1985年1月1日代替ГОСТ 801—60进行实施。其最早版本为ГОСТ 801—47。ГОСТ801—78这份标准于1987年6月、1988年12月、1989年10月、1990年7月、1999年4月和2001年6月进行了六次修订。现在，ГОСТ 801—78标准仍是俄罗斯生产高碳铬轴承钢的通用标准。我们从http://www.gostedu.ru/prmt/8074.htm/网站上可以下载俄文本全文。我们收集的是2004年由俄罗斯标准出版社出版的网络版本。

下文会指出，我国在高碳铬轴承钢生产上的应用标准是参照ГОСТ 801—47制订的。这样算起来，ГОСТ 801标准已存在了72年，应该讲还是有一定的先进性的。按我们了解，我国曾有的“轴承钢技术协议|”内部资料上还保存着一些欧洲、日本高碳铬轴承钢生产厂曾采用ГОСТ 801—60标准进行检验[88]。我们收集的1983年冶金工业部标准研究所和机械工业部洛阳轴承所编译的《国外轴承钢标准汇编》[89]中的ГОСТ 801—78的评级图谱，即有83张图片，和现在俄罗斯国家网站上下载的标准中的图片相近，只在2002年修订时增加了1张。最近，我们已经能在网上下载ГОСТ 801标准俄文版本的英语翻译本。可见，ГОСТ 801—78标准在国外仍然受到一定程度的重视。前苏联学者在上世纪40～60年代对高碳铬轴承钢就研究得那么深，在学术上的贡献是很大的。而国内现在对之重视不够，这种倾向是有一定问题的。应该引起我国轴承工作者深思！可惜的是，现在国内已很难找到这套原版标准，仅有的只是图片不清晰的扫描件文本。

针对碳化物的网状，带状和液析组织的鉴别要求和方法在该标准第3～第5章中阐述。标准规定：直径和厚度尺寸≤85 mm热轧退火钢和特殊表面质量的磨光钢、冷拉钢的显微组织应为均匀分布的细粒状珠光体，对ШX15和ШX15CΓ或ШX20CΓ分别为≯4级和≯5级(关于这一点，在论及球化退火时还要讲述)。网状碳化物，碳化物带状和碳化物液析的允许级别符合表10规定。为方便比较，我们列出1级、3级网状(100×)，1级、2级带状(100×)和1级液析(100×)的图片于图34中。其中3级网状与GB/T 18254的相同，由于没有处理好图片，这里就用之代替。

ГOCT 801—78标准涵盖的钢包括ШX15、ШX15CΓ、ШX4和ШX20CΓ(相当于我国的GCr15、GCr15SiMn、GCr4和GCr20SiMn)四种。适用制造轴承套圈、钢球和滚子的直径或厚度≦250 mm的钢棒都按该标准供货。若采用电渣重熔法生产的钢ШX15CΓ—Ш，成分范围较窄(≯0.01 S，≯0.025 P，0.45～0.65 Si，1.00～1.20 Mn，1.40～1.65% Cr)，用于制作大型轴承，零件截面尺寸可以大于140 mm。另外，按ГOCT 21022—75标准[90]供货的，应用电渣重熔法+真空自耗电弧炉生产的“精密轴承用铬钢”，直径<20 mm的钢棒牌号为ШX15CΓ- ШД(钢号后面分别以Ш和Д表示这2种冶炼方法)。ГOCT 21022—75标准同样仍是俄罗斯生产精密高碳铬轴承钢的现行通用标准。对碳化物网，碳化物带状和碳化物液析的符合级别也列表10中，它们对应的评级图片和ГOCT 801—78标准的相同。

表10 ГOCT 801—78，ГOCT 21022—75标准中碳化物均匀度的要求

测试条件：每批代表性取5件试样，以最高级别为评定依据。

* 对用电渣重熔法生产的钢ШX15CΓ- Ш适用。

(二)我国的高碳铬轴承钢生产标准最早在1952年制定，名称为“铬合金滚珠与滚柱轴承钢技术条件”，标准号为重10-52,于1953年4月1日起实施。该标准参考前苏联的ГОСТ801(滚珠轴承钢技术条件)，为此，标准中的有些低倍组织，非金属夹杂物的标准评级图片都基本上是照搬前苏联的ГОСТ 801—47的[23]。1959年和1968年该标准修订为YB 9—59和YB 9—68冶金部标准，名称为“滚珠与滚柱轴承铬钢技术条件”[91]和“铬轴承钢技术条件”[92]。我们收集到了这2本标准。其中网状碳化物评级图片就与ГОСТ标准中的完全相同。按该标准，网状碳化物分1～5级，在以后的国家标准中不再出现严重的5级图片。为了适应国内轴承钢生产的发展和使用生产厂的国情，1983年9月正式发布编号为YJZ 84的“高碳铬轴承钢临时供货协议”标准[93]。为此，YB 9—59、YB 9—68和YJZ 84三部标准在高碳铬轴承钢生产上沿用时间最长。

2000年11月我国国内首次发布由国家冶金工业局提出的高碳铬轴承钢的国家标准为GB/T 18254—2000[94]，时隔两年被修订为GB/T 18254—2002[95]，现在的现行标准为GB/T 18254—2016[10]。名称为高碳铬轴承钢，2017年7月1日开始实施。刘波等对新标准作了一些解析[96]。

现行标准GB/T 18254—2016中规定对球化退火试样的网状碳化物按第6级级别图评级。在放大倍数为500×下于横向试样上的组织为评级依据，对应的级别为1、2、2.5和3共4个级别。2016标准中比2002标准增加了2.5级，2.5级的图片与原来的3级基本相同，比之仅略有减轻。在JB/T 1255—2014以及国标GB/T 34891—2017中分别规定为1、2、2.5和3级以及1、2、2.5级(均未表明图片实际尺寸)。这些标准都为现行通用标准，对应级别图片是相同的。它们都规定，对φ≤60 mm球化退火试样要求碳化物网状合格级别为≤2.5级。本文提出以2.5级的图片来作比较。另外，网状碳化物的评定可在淬火状态下进行，有异议时在回火后进行，采用的热处理工艺按标准中的推荐工艺参数。

带状碳化物偏析按照第8级别图评定，以纵向试样在放大倍数为100×和500×下结合评定，分1、2、2.5、3、3.5、4共6个级别。本文列出第2级别的图片作比较。碳化物液析按照第9级别图，在放大100×的纵向试样上评定，图片分条状和链状两个系列，各分1、2、3、4的4个级别。符合的要求按表11的规定。由表可知，对φ≤30 mm热轧或锻制球化退化试样的优级、高优级和特优级钢的合格级别为2.0级和1.5级，对φ≤30 mm的碳化物液析合格级别≯0.5级，由于国内标准中没有0.5级的图片，这里提出以1级条状和链状的图片作比较。比较的图片可见图35。

有资料报道，我国国内主要45家生产厂(领有生产许可证)遵循的生产标准按YB 9—59、YB 9—68和YJZ 84三部标准而不一。令人难以置信的是当时好像已有GB/T 18254—2000了，为什么这些主要生产厂不应用？

为了适应我国国防事业需要，我国1961年签订制造军用轴承用钢试制协议“军甲—61”，名称为“军用甲组轴承钢试制技术条件”[97]，其中的主要内容按照YB 9—59的部分内容作了加严规定，钢号和化学成分与YB 9—59的相同，但是冠以“Z”以表示差别[23]。ZGCr15钢采用电渣重熔法进行生产，具有比较高的冶金质量和接触疲劳寿命，制造在我国航空、航天和许多关键重要使用场合的轴承[84]。

表11 我国GB/T 18254—2016标准中带状碳化物偏析和碳化物液析允许的要求

(三)ASTM和ISO的相关标准：在ISO 683.17:2014(E)中规定，如果必要的话，碳化物球化的要求程度应按SEP1520或ASTM 892规定，碳化物的分布按ISO 5949标准。具体符合的条件都没有明确的规定，这种笼统的提法只讲明订货时的要求，具体看来是由供需双方共同确定的。各生产厂如何实施，我们下面会以SKF公司的D33(1981-01)来作说明。

ISO 683.17:2014(E)的这种规定就要求我们去深入了解SEP 1520[98]、ASTM 892[99]和ISO 5949[100]标准。(顺便讲一下，我们很难收集SEP1520原版标准图谱，只能找来从一些研究所和钢厂挂在墙上的图谱)。西德标准SEP 1520中的SEP源于“Stahl Eisen Prüfblatter”，标准全文名称为“钢中碳化物图谱系列显微检验法”。国内早在1978年就有中文译本。我们收集了1998年的第3版标准。

SEP 1520标准[98]采用显微试验的方法根据钢中出现的碳化物特征来加以评价，用于所规定的钢及其组织形态。按碳化物的形状、结构、尺寸和数量加以制定，应用显微镜在金相试样磨片上进行观察，与碳化物图谱系列比较，从而确定钢中碳化物的状况。该标准适用于含碳量约为0.1%～1.2%，合金元素总量约为5%的特殊钢，不适用于低碳钢和高速工具钢以及其他莱氏体钢。

图谱包括7个单独存在而又相互毗邻的系列，表示一定的碳化物特征，并划分为(0 ～ 9)10个等级(系列2-CG中划分6级)。试验时需要考虑观察面和视场(视场直径约为φ80 mm)。对应7个系列表示的碳化物特征(碳化物类型)如下：

系列1—FA，表示铁素体-珠光体组织中铁素体相对量，(可以间接确定钢的含碳量)；

系列2—CG，球状碳化物大小(直径)；

系列3—PA，珠光体和球状碳化物组织中珠光体区域相对量；

系列4—CN，碳化物网状，在退火状态下；

系列5—CN，碳化物网状，在淬火条件下；

系列6—CZ，碳化物带状(carbide streaks)，紧实型(通常经过淬火处理)；

系列7—CZ，碳化物带状，散开型(通常经过淬火处理)。

测定中采用观察到的组织与图谱系列相比较，取其最相似的图片来确定对应组织的级别。测定结果以系列号码和级别号码2位数字表示，数字之间用圆点分开，如1.2、2.4等。

这是本文讲述的重点。SKF公司采用的标准就沿用SEP 1520。

对美国的“Standard Guide for Defining and Rate the Microstructure of High Carbon Bearing Steels”的ASTM A892-09(Reproved 2014)标准[99]，我们收集到了，但是没有收集到该标准的附件ASTM Adjunct ADJA 0892的图片，听说国内没有引进。实际上，这些都阻碍我们去学习国外发达国家的先进技术。该标准导则涵盖退火高碳轴承钢碳化物组织的表述，涉及碳化物尺寸CS(carbide size)、网状碳化物CN(carbide network)和层片状珠光体数量LC(lamellar content)三类。

这三类又各分6级为CS 1～CS 6、CN 1～CN 6和LC 1～LC 6，级别越高表示测定的数值越大或该类组织的严重程度较大。其中CS1～CS 6表示每400 μm2面积中碳化物颗粒的实际计数数字，它为3次测量数值的平均值。对应的碳化物颗粒数字分别为CS 1-508；CS 2-419；CS 3-324；CS 4-234；CS 5-165；CS 6-115。这是易于理解的，即碳化物颗粒直径随着级别数字增加而变大。

试样需要仔细准备，应用1000×放大倍数和分辨率好的显微镜进行分析。选择能代表性表征试样组织的视场与金相显微图片对照比较来确定最为相近的类型和级别号码，如CS 4、CN 2、LC 1。对确定碳化物尺寸CS可以按Practice E1245进行自动图像分析，由下面公式计算结果将数字归为1～6的整数：(公式中nA为每mm2中碳化物颗粒数)

级别数字(Rating)=6.7888-4.5924(10-6)*nA

纪贵[101]指出:在高碳铬轴承钢订货时，要求退火材料应该按A892导则评定和报告：(1)CS，取决于钢的用途，合格级别由供需双方协议；(2)CN，受到钢的截面尺寸影响，合格级别由供需双方协议；(3)LC，对52100钢为≯LC 1，其他可以由供需双方协议，钢材无严重碳化物偏析。

ISO 5949为“工具钢和轴承钢-应用参考显微图谱评价碳化物分布方法”，1983-12-15为第1版。该标准根据碳化物的形状、尺寸和分布将之分成4种系列：NA—退火条件下晶界网状碳化物；NH—淬火回火条件下晶界网状碳化物；LE—紧实型碳化物带状条纹；LD—散开型碳化物带状条纹。

注意，SEP 1520中的第4、5、6、7系列和ISO 5949中的NA、NH、LE、LD系列是同一套图片，是可以通用的。尹立新等作了这方面的分析工作[102]。由于国内SEP 1520资料不是很多，故以ISO 5949为准进行评定比较。

(四)SKF公司的产品按照SKF D33[89]的总则制定：(1)按产品种类分钢丝、钢棒和钢管三类，以字母A、B和C表示；(2)按产品的主要生产方法用第1位数字表示：1为热轧，2为冷轧，3为冷拉；(3)按产品的辅助加工方法(如钢材表面机加工方法)用第2位数字表示：沿用热轧以0表示，冷拉分1、2和3类分别以1、2、3数字表示，以5示扒皮，以6示磨光；(4)产品的第3位数字，以球化退火的用1表示，沿用热轧的仍以0表示；(5)产品第4和5位数字表示材料牌号：以01表示第3种，02为第831种，04为第832种；05、06为第24种、25种；03、07和09为W4种、W5种和W6种等；

按已收集的材料牌号有SKF1～7，SKF831、832，SKF24，SKF30等。另外有SKF 9和13分别相当于原来国内牌号的GCr6和GCr9，成分以(50100)和(51100)列出，列于括号中，以示存在差别。

为了使读者及时了解SKF公司的材料牌号、化学成分等的信息和OVAKO公司轴承钢材料牌号、化学成分等资料，本文作者与杂志社商量，将相关这一部分内容整理后先以附件一形式刊登在本期。

在SKF 1～7钢号中SKF 3为100Cr6，即为我国的GCr15钢和美国的52100钢。SKF 1为100CrMnSi4-4，SKF 2的100CrMnSi6-6(含C量降低为0.87～0.97%)，SKF 4为100CrMnSi6-4，SKF 5为100CrMo7-3，SKF 6为100CrMo7-4，SKF 7为100CrMnMo8-4-6。SKF 831、SKF 832和SKF 1、SKF 2相似，SKF 24为100CrMo7，SKF 30相比于SKF 24钢各合金含量均略有降低(可以参见表12)。国内对SKF 3有作过仿制研究的报道[103]。

SKF公司产品的材料要求很清楚标明材料牌号和对应的国际标准、化学成分、分析方法、材料均匀性(包括总的要求、低倍夹杂物、显微夹杂物等)、显微组织(包括总的要求、碳化物尺寸、珠光体数量、碳化物网状、碳化物带状)和力学性能(包括总的要求、硬度、抗拉强度)等。这里，我们将其中后面两部分提出来讨论。

SKF 3热轧钢棒(实际上适用于SKF 1～SKF 7热轧钢棒)的显微组织为层片状珠光体，其碳化物网状级别≤CN 5.3，碳化物带状偏析级别在全截面上≤CZ 6.3，在表层2/3半径内的级别≤CZ 7.4(均按标准SEP1520-78评级)。

热轧球化退化钢棒(SKF 24、30)显微组织为铁素体基体上均匀分布球状渗碳体组成的球状珠光体。出现的片状珠光体数量，PA≤3.0。碳化物尺寸级别为CG 2.1～2.3，碳化物偏析带之外的单个碳化物尺寸为：直径≤φ12 μm或φ2 μm×35 μm拉长的碳化物。碳化物网状级别≤CN 4.3或CN 5.3。碳化物带状偏析级别在全截面上≤ CZ 6.3，在2/3半径内表面层的级别≤ CZ 7.4。

下面具体讲述不同产品显微组织的要求情况：均按标准SEP1520-78评级。

热轧球化退火钢棒B10101(1981-01)：显微组织为在铁素体基体上均匀分布球状渗碳体组成的球状珠光体。 碳化物尺寸的级别为CG 2.1～2.3，碳化物偏析带之外的单个碳化物直径D为≯φ12 μm或者φ2 μm×35 μm。珠光体数量的级别为PA 3.0。 碳化物网状的级别≯CN 4.2或CN 5.2。碳化物带状的级别≯CZ 6.2和CZ 7.3。力学性能中的硬度为170～ 210 HV30或HB。

SKF 3冷拉一类球化退火钢棒B31101(1981-01)：显微组织为在铁素体基体上均匀分布球状渗碳体的球状珠光体。碳化物尺寸级别为CG 2.1～2.3，碳化物偏析带之外的单个碳化物直径D为≯φ12 μm或φ2 μm×35 μm。珠光体数量级别为PA 3.0。碳化物网状级别为≯CN 4.2或CN5.2。碳化物带状级别：在φ≤15 mm时，≯CZ 6.1和CZ 7.2；在φ>15 mm时，≯ CZ 6.2和CZ 7.3。

力学性能：硬度为220～ 260 HV10，抗拉强度780 ～ 820 N/mm2。(按换算系数1 N/mm2≈ 0.315 HV进行计算)。

热轧球化退火钢棒B10102，材料牌号为SKF 831，相当于ASTM A 485中的第1种钢。组织为在铁素体基体上均匀分布着球状渗碳体的球状珠光体。碳化物尺寸级别为CG 2.1～2.3，碳化物偏析带之外的单个碳化物直径D为≯φ12 μm或者φ2 μm×35 μm。珠光体数量级别为PA 3.0。碳化物的网状级别为≯CN 4.3或 CN 5.3。碳化物带状级别为≯CZ6.3和CZ 7.3。力学性能：硬度180 ～ 220 HV30或HB。

SKF 832热轧球化退火钢棒B10104(1981-01)，材料牌号相对应于ASTM A 485中的第2种钢。显微组织为在铁素体基体上均匀分布球状渗碳体的球状珠光体。碳化物尺寸级别为CG 2.1～2.3，碳化物偏析带之外的单个碳化物直径D为≯φ12 μm或者φ2 μm×35 μm。珠光体数量级别为PA 3.0。碳化物网状级别为≯CN 4.3或CN 5.3。碳化物带状级别为≯CZ 6.3 和CZ 7.3。力学性能：硬度180 ～ 220 HV30或HB。

SKF 3热轧球化退火扒皮钢管C15101(1981-01)，显微组织为在铁素体基体上均匀分布球状渗碳体的球状珠光体。碳化物尺寸级别为CG 2.1～2.3，碳化物偏析带之外的单个碳化物直径D为≯φ12 μm或者φ2 μm×35 μm。珠光体数量级别为PA 3.0。碳化物网状级别为≯CN 4.2或 CN 5.2。碳化物带状级别为≯CZ6.2和CZ 7.3。力学性能：硬度170～210 HV30或HB。

SKF 3冷轧球化退火钢管C20101(1981-01)，显微组织为在铁素体基体上均匀分布球状渗碳体的球状珠光体。碳化物尺寸级别为CG 2.1～2.3，碳化物偏析带之外的单个碳化物直径D为≯φ12 μm或者φ2 μm×35 μm。珠光体数量级别为PA 3.0。碳化物网状级别为≯CN 4.2或 CN 5.2。碳化物带状级别为≯CZ6.3 和CZ 7.3。力学性能：硬度250～320 HV30或HB。

SKF 3冷拉一类球化退火钢丝A 31101(1981-01)，显微组织为在铁素体基体上均匀分布球状渗碳体的球状珠光体。碳化物尺寸级别为CG 2.1～2.3，碳化物偏析带之外的单个碳化物直径D为≯φ12 μm或φ2 μm×35 μm。珠光体数量级别为PA 3.1。碳化物网状级别为≯CN 4.2或 CN 5.2。碳化物带状级别：在≤φ15 mm时，≯CZ 6.1和CZ 7.2；在φ>15 mm时，为≯CZ6.2和CZ 7.3。力学性能：硬度当直径为 ≤φ5.3 mm时为 230～340 HV10，>φ5.3 mm时为220～260 HV10；抗拉强度当直径为 ≤φ5.3 mm时为750～1080 MPa，>φ5.3 mm时，抗拉强度为700～820 MPa。为了方便比较，我们列出ISO 5949标准中NA 3和NH 3、LE 2和LD 2相应的图片(相当于SEP 1520标准中CN 4.3和CN 5.3、CZ 6.2 和CZ 7.2)于图36中。

(五)我们搜集的生产厂检测的碳化物不均匀度标准有NSK公司的SR-1(1975年)标准[89]，其中规定切削用球化退火钢材显微组织为均匀分布的细粒状碳化物组织，对带状、网状、碳化物粒度、片状珠光体、索氏体、粗粒状碳化物等均不允许存在，按该文件附图Ⅱ显微组织进行评定，对锻造用软化退火或未退火钢材显微组织不允许存在有害带状偏析和巨大碳化物。

日本KOYO公司的高碳铬轴承钢棒材技术条件(1975年10月)[89]中规定球化退火的显微组织应为全部球化的细小均匀分布的碳化物，不允许存在网状碳化物、大块碳化物或片状珠光体和有害的带状偏析，显微组织如该文件图片2所示，未退火钢材显微组织不允许有显著的网状碳化物和大块碳化物，软化退火后钢材显微组织不允许有索氏体，按该文件资料判定良、合格与不合格级别。我们还搜集到了2005年FAG(schaeffler公司)碳化物尺寸的标准S 261010，这在后文中再予以讨论。

我们将图34、35和36排放在一起，为了可以方便比较。比较以后可以发现SEP 1520(ISO 5949)标准对碳化物均匀度的测定具有科学性，但是允许合格的级别一定要确定合适。ГOCT 801—78标准具有相当先进性的，关于碳化物网状部分的级别似乎偏粗，表征方式也需要改进。国家标准GB/ T18254的科学性和先进性都比较差，有值得商榷的地方。

(a)网状碳化物1级，500×;(b)网状碳化物3级，500×;(c)碳化物带状1级，100×;(d)碳化物带状2级，100×;(e)碳化物液析1级，100×图34 ГОСТ801—78标准中碳化物均匀度级别(a) reticulated carbide grade 1,500×;(b) reticulated carbide grade 3,500×;(c) banded carbide grade 1,100×;(d) banded carbide grade 2,100×;(e) carbide liquid precipitation grade 1,100×Fig.34 Rating number of homogeneity of carbide in ГOCT 801—78 standard

(a)网状碳化物2.5级，500×；(b)碳化物带状2级，100×；(c)碳化物液析条状和链状 1级，100×图35 GB/T 18254标准中碳化物均匀度级别(a) reticulated carbides grade 2.5,500×;(b) banded carbides grade 2,100×;(c) strip and chain carbides grade 1,100×Fig.35 Rating number of homogeneity of carbide in GB/T 18254 standard

(a)网状碳化物NA 3级，1000×；(b)网状碳化物NH 3级，200×；(c)碳化物液析LE 2级，100×；(d)碳化物液析LD 2级，100×图36 ISO 5949标准中碳化物均匀度级别(a) reticulated carbides NA grade 3,1000×;(b) reticulated carbides NH grade 3,200×;(c) carbide liquid precipitation LE grade 2,100×;(d) carbide liquid precipitation LD grade 2,100×Fig.36 Rating number of homogeneity of carbide in ISO 5949 standard

附件1瑞典SKF公司和OVAKO公司的简况以及轴承钢

瑞典SKF公司取自“瑞典轴承制造厂”的瑞典语“Svenska Kullager Fabriken”的首写字母缩写，英译为“Swedish ball bearing factory AB”。SKF公司由Seven Wingqist(斯文·温奎斯特)(1876.12.10～1953.4.17)于1907年创建。他于该年2月16日申请专利(No.25406,多排自对准向心球轴承)，在6月6日获准后，又向其他10个国家继续提出申请，并于3年后创立SKF公司。在1916年，SKF公司收购了Hofors钢厂，于1958年合并了Hellefors钢厂，1935年在芬兰Imatra建立了轧钢厂(iron mill)。

在1986年，芬兰Oy Vuoksenniska AB 和Oy Fiskars AB公司于1969年合并的新公司Ovako，通过和SKF公司组合成立Ovako钢铁集团。Ovako钢铁集团在欧洲有10个生产基地：瑞典的Boxholm，Forsbacka，Hallstahammar，Hofors，Hallefors，Smedjebaken，芬兰的Imatra，意大利的Molenlla，法国的Reden和荷兰的Almlo等。Ovako钢铁集团于2018年6月被日本新日铁(Nippon Steel)集团收购。

Ovako公司生产的特殊钢钢铁产品应用于许多工业领域，如轴承、矿山、汽车、火车、石油和天然气、风电、农业机械、液压机械等，涉及全淬硬轴承钢、弹簧钢、表面硬化钢、一般结构钢、硼钢以及适合渗氮和深层渗氮的、高强度和高韧度的、适合进行气淬的淬火-回火钢等。

表12 SKF轴承钢的化学成分和相关钢号(质量分数，%)

钢号AsSnSbPbAlOTiCa相 当 的 钢 号SKF 1≦0.04≦0.03≦0.005≦0.002100CrMnSi4-4SKF 2≦0.04≦0.03≦0.005≦0.002100CrMnSi6-6(含C低些)SKF 3≦0.04≦0.03≦0.005≦0.002100Cr6, 52100, SUJ 2SKF 4≦0.04≦0.03≦0.005≦0.0020.01～0.05≦15×10-4≦30×10-4≦10×10-4100CrMnSi6-4SKF 5≦0.04≦0.03≦0.005≦0.002100CrMo7-3SKF 6≦0.04≦0.03≦0.005≦0.002100CrMo7-4SKF 7≦0.04≦0.03≦0.005≦0.002100CrMnMoSi8-4-6SKF 950100SKF 1351100,(SUJ 1)SKF 22SKF 24≦0.04≦0.03≦0.005≦0.0020.01～0.05≦15×10-4≦20×10-4≦10×10-4100CrMo7,GCr18MoSKF25SKF 30≦0.04≦0.03≦0.005≦0.0020.02～0.04≦8×10-4≦20×10-4≦10×10-4SKF 831≦0.04≦0.03≦0.005≦0.002≦20×10-4≦0.005ASTM A485-17 中(1)SKF 832≦0.04≦0.03≦0.005≦0.002≦20×10-4≦0.005ASTM A485-17 中(2)

*不得以Ca-Si合金脱氧，应注明铸造方法。

瑞典SKF公司以生产高寿命精细轴承而驰名于全世界。原来一直应用自己生产的SKF轴承钢制造轴承。我们按照纪贵等[110]资料和收集的SKF轴承钢列于表12中，其中SKF 9和SKF 13按美国的标准成分列出，表12中也列出了相近的ISO和美国钢号等。表中没有具体列出SKF26和27钢的成分，它们和SKF24和25相似，含铬量高于SKF3，并含比较多量的Mo。它们相对应在Ovako的牌号中为Ovako 826和Ovako 827。这些表格的列出具有强的实用性。

Ovako公司生产的轴承钢的种类、适合的轴承壁厚、材料主要成分表示于表13中。

表13 Ovako公司的轴承钢简单介绍

OVAKO能提供的100Cr6钢种的最普通变体就有下属多种，列出于表14中。相应编号中都以803开始，可能与源自SKF 3有关(其成分与803 J变体相近，读者可以自行对照SKF 3的成分)。注意，表中未列出钢中残留元素的量。

表14中803 Q为IQ(Isotropic Quality)钢，由于材料的洁净度水平高，非金属夹杂物细小均匀分布，因而具有良好的抗疲劳强度。其余的均为BQ(Bearing Quality)钢。其中，803 Z为减小含Si量以改进冷成型性能的钢(有资料说明Si≦0.15%，可以改善冷加工性能)；803 D为含较高S以改进切削加工性能的钢(为提高切削加工性，允许含S≦0.030%)；803 P为减小含S量以减少硫化物夹杂的钢；803 A为控制和减小含S量以减少硫化物夹杂的数量，但又能保证一致加工性能的钢；803 F为控制含S量以获得一致力学性能的钢；803 N为稍微增加含碳量范围以符合某些标准应用的钢。5620钢为连铸应用的100Cr6钢。

表14 OVAKO能提供的100Cr6轴承钢(质量分数，%)