高性能渗碳轴承钢的组织与性能

早期高速铁路出现在日本，随后在法国、德国、西班牙、意大利、瑞典、韩国等发达国家相

继发展，形成日本新干线、法国和德国等高速铁路。高速铁路是高新材料和高新技术在铁路
上的综合应用集成，是国家技术经济综合实力的标志，其突出特点是：高速、平稳、安全和
舒适。中国高速铁路要实现时速高速并免维修，对其行走部件尤其是轴承部件提出更高的要
求。

高速铁路轴承需要承受高载荷和强烈冲击，要求轴承材料具有高耐磨性、抗疲劳性和良

好的强韧性以及尺寸稳定性。渗碳以及热处理对材料性能具有显著影响，国内外采用正火和
高温回火、细化晶粒、均匀组织和降低应力来获得良好的强韧性配合。钢淬火后，进行深冷处
理，使残余奥氏体更为彻底地转变为马氏体，提高钢的强度，保证钢的尺寸稳定性。深冷处
理后进行低温回火处理，消除应力，稳定新形成的马氏体，并促进碳化物的析出。

钢的强化手段主要有合金化、热处理和形变强化等，其微观强化机制主要为位错强化、

细晶强化、固溶强化、第二相沉淀或弥散强化以及相变强化等。钢的韧化手段主要有细晶韧化、
控制马氏体与残余奥氏体形态等。钢的强韧化是几种机制共同作用的结果，其主要影响因素
有晶粒度和第二相的数量、形态及分布等。

工业上一般采用的

G20Cr2Ni4 渗碳钢，在正火和高温回火后，通常采用两次淬火的方

式，即先在高温淬火，油冷后再进行较低温度淬火，最后回火，没有深冷处理。两次淬火的
主要目的分别是对表层和心部进行淬火，虽然其强度基本可以达到较高值，但是冲击吸收
功较低，远低于本试验中的数值，而且淬火后不经深冷处理，表面渗碳层中有大量的残余
奥氏体存在，不利于零件的尺寸稳定性。

试验采用双真空的铬镍钼渗碳轴承钢，研究不同的热处理工艺对其微观组织和力学性

能的影响规律。

一定的热处理后，试验钢的淬回火后的组织主要是细小的板条状马氏体、少量的残余奥

氏体和较多的细小弥散的碳化物，且随着深冷和回火的进行，这种细小弥散的碳化物趋于
圆整并且弥散程度增加。试验钢良好的强韧性配合主要来自于晶粒的细化、超细马氏体板条
和均匀弥散的细小碳化物的析出；尺寸稳定性的效果主要是残余奥氏体量的控制。