朱祖昌，楊弋濤

(1.上海工程技術大學，上海 201620； 2.上海大學，上海 200072)

3.2.4國內外碳化物均勻度檢測標準及對照

本文以相當的篇幅闡述了高碳鉻軸承鋼的高溫擴散退火熱處理，控制軋制和控制冷卻，超快速冷卻技術及其應用，其目的是說明這些技術的應用首先是為了減輕軸承鋼的碳化物液析、碳化物帶狀偏析和網狀二次碳化物的缺陷組織的出現和提高軸承鋼中碳化物的均勻度，這一問題是提高軸承鋼質量和延長軸承使用壽命的第一個重要問題。實際上，高碳鉻軸承鋼的碳化物均勻度還應包括其球化退火后的基體組織中碳化物顆粒的大小和均勻分布，我們對這個問題將在下一部分作重點詳加闡明。軸承鋼中碳化物均勻度的提高、軸承鋼熱處理后減輕基體顯微組織強韌化和非金屬夾雜物的冶金缺陷以及均勻分布同樣都是對軸承使用性能和使用壽命提高起很大影響的重要因素。對于提高高碳鉻軸承鋼中碳化物的均勻度這個問題，人們早就有所認識。本文前述也已有所提及。翁宇慶等[84]也指出，高溫擴散熱處理是消除共晶碳化物，減輕樹枝狀偏析的有效方法，采用軋后控冷技術可以減小網狀碳化物等級和得到良好的球化退火預備組織。

現在人們已愈來愈認識到，組成高碳鉻軸承鋼的非金屬夾雜物體系、碳化物體系和Fe-C-Cr多元合金體系的3個體系中，前二個體系中非金屬夾雜物的組成、含量、形態(tài)分布和大小以及碳化物的含量、形態(tài)分布和大小是軸承鋼質量極其重要的影響因素?，F在，隨著鋼冶煉技術水準提高和軸承鋼純凈度的提高，非金屬夾雜物缺陷的影響已經能夠在得到很大程度改善的情況下，碳化物體系的影響逐漸占據愈益關鍵的地位。關于上述講的合金基體顯微組織的問題實際上涉及的是Fe-C-Cr多元合金體系如何使用熱處理技術進行強韌化，這個問題當然是本文以后重點要加以闡明的。

前蘇聯學者1980年的著作[85]對高碳鉻軸承鋼中碳化物缺陷嚴重影響提高軸承使用壽命敘述得最為明確。軸承鋼隨著其網狀碳化物級別增加，軸承的接觸疲勞強度降低，出現粗大網狀碳化物的縱向試樣的接觸疲勞強度幾乎降低30%。當網狀碳化物從2級增加至4.5級，縱向和橫向試樣的沖擊韌度降低2/3。有試驗數據指出，網狀碳化物級別由1.5級增大至3級時，縱向、橫向試樣沖擊韌度就會降低3/8和7/12，當網狀增高至5級時相應將使之降低6/11和5/7。他們還指出，碳化物液析是一種脆性相，使鋼的接觸疲勞強度降低的同時，還增大鋼的摩擦系數和磨損率，這樣就能使軸承的抗耐磨性能下降。有試驗已證實，對ШX15鋼坯中φ110 mm棒料經1160 ℃×15 h擴散退火，使所有斷面上的帶狀碳化物級別從2.5～4級降至0.5～1級。淬火后結果表明，可以使材料的抗拉強度和抗彎強度提高10%～13%，沖擊韌度從0.26 MJ/m2提高至0.4 MJ/m2，即可以提高54%。對碳化物帶狀組織以3～3.5級的接觸疲勞壽命為100%時，經擴散退火后的橫向和縱向的值可以分別增加至166%和118%。為此，前蘇聯的ГОСТ 801—78標準[86](滾珠軸承鋼技術條件)對碳化物液析，碳化物帶狀組織和網狀碳化物都作了限制。上述的碳化物液析，碳化物帶狀組織和網狀碳化物評定級別的圖片都在ГОСТ801—78標準的附件中列出。

但是，軸承鋼中碳化物組織缺陷是客觀存在的，各個國家按各自標準進行的這種級別評定是帶有相當的局限性和主觀性，顯然沒有可比性。因此，我們在這里著重提出，必須對按各自標準進行的這種級別評定加以比較。通過比較，才能知道采用哪一種標準會更加合理，更加有利于指導生產和控制產品的質量。以便了解世界和我國在高碳鉻軸承鋼標準規(guī)定上的不同與標準規(guī)定之間的差別，也能了解標準中規(guī)定的某些弊病，更能為以后作出修改指明方向。王昌生等[87]1996年提出過SEP1520與ASTM A295和JIS G 4805標準在碳化物不均勻度方面存在不同，并指出按我國YJZ—84標準交貨軸承鋼的碳化物合格率很低。但是，這一方面工作在國內作得不多。

國內外碳化物均勻度檢測的主要標準按我們收集的有：(一)ГОСТ801；(二)GB/T 18254；(三)ASTM和ISO的相關標準；(四)SKF D33；(五)一些工廠的廠標。我們在下面分別加以講述，并作出相互比較。當然，標準規(guī)定的要求僅僅是文字上的，各企業(yè)生產廠的執(zhí)行情況又是另一回事。但是起碼在文字上作比較也是十分重要的。各企業(yè)生產廠一定會在這方面更加嚴格要求，以保證自己的產品具有高的質量來贏得市場。我們國家的高碳鉻軸承鋼的生產也處在這樣的局面！

(一)滾珠軸承鋼技術條件ГОСТ 801—78標準是在1978年8月17日由前蘇聯部長會議國家標準委員會批準，自1980年1月1日～1985年1月1日代替ГОСТ 801—60進行實施。其最早版本為ГОСТ 801—47。ГОСТ801—78這份標準于1987年6月、1988年12月、1989年10月、1990年7月、1999年4月和2001年6月進行了六次修訂?，F在，ГОСТ 801—78標準仍是俄羅斯生產高碳鉻軸承鋼的通用標準。我們從http://www.gostedu.ru/prmt/8074.htm/網站上可以下載俄文本全文。我們收集的是2004年由俄羅斯標準出版社出版的網絡版本。

下文會指出，我國在高碳鉻軸承鋼生產上的應用標準是參照ГОСТ 801—47制訂的。這樣算起來，ГОСТ 801標準已存在了72年，應該講還是有一定的先進性的。按我們了解，我國曾有的“軸承鋼技術協議|”內部資料上還保存著一些歐洲、日本高碳鉻軸承鋼生產廠曾采用ГОСТ 801—60標準進行檢驗[88]。我們收集的1983年冶金工業(yè)部標準研究所和機械工業(yè)部洛陽軸承所編譯的《國外軸承鋼標準匯編》[89]中的ГОСТ 801—78的評級圖譜，即有83張圖片，和現在俄羅斯國家網站上下載的標準中的圖片相近，只在2002年修訂時增加了1張。最近，我們已經能在網上下載ГОСТ 801標準俄文版本的英語翻譯本。可見，ГОСТ 801—78標準在國外仍然受到一定程度的重視。前蘇聯學者在上世紀40～60年代對高碳鉻軸承鋼就研究得那么深，在學術上的貢獻是很大的。而國內現在對之重視不夠，這種傾向是有一定問題的。應該引起我國軸承工作者深思！可惜的是，現在國內已很難找到這套原版標準，僅有的只是圖片不清晰的掃描件文本。

針對碳化物的網狀，帶狀和液析組織的鑒別要求和方法在該標準第3～第5章中闡述。標準規(guī)定：直徑和厚度尺寸≤85 mm熱軋退火鋼和特殊表面質量的磨光鋼、冷拉鋼的顯微組織應為均勻分布的細粒狀珠光體，對ШX15和ШX15C?；颛篨20CΓ分別為≯4級和≯5級(關于這一點，在論及球化退火時還要講述)。網狀碳化物，碳化物帶狀和碳化物液析的允許級別符合表10規(guī)定。為方便比較，我們列出1級、3級網狀(100×)，1級、2級帶狀(100×)和1級液析(100×)的圖片于圖34中。其中3級網狀與GB/T 18254的相同，由于沒有處理好圖片，這里就用之代替。

ГOCT 801—78標準涵蓋的鋼包括ШX15、ШX15CΓ、ШX4和ШX20CΓ(相當于我國的GCr15、GCr15SiMn、GCr4和GCr20SiMn)四種。適用制造軸承套圈、鋼球和滾子的直徑或厚度≦250 mm的鋼棒都按該標準供貨。若采用電渣重熔法生產的鋼ШX15C?！海煞址秶^窄(≯0.01 S，≯0.025 P，0.45～0.65 Si，1.00～1.20 Mn，1.40～1.65% Cr)，用于制作大型軸承，零件截面尺寸可以大于140 mm。另外，按ГOCT 21022—75標準[90]供貨的，應用電渣重熔法+真空自耗電弧爐生產的“精密軸承用鉻鋼”，直徑<20 mm的鋼棒牌號為ШX15CΓ- ШД(鋼號后面分別以Ш和Д表示這2種冶煉方法)。ГOCT 21022—75標準同樣仍是俄羅斯生產精密高碳鉻軸承鋼的現行通用標準。對碳化物網，碳化物帶狀和碳化物液析的符合級別也列表10中，它們對應的評級圖片和ГOCT 801—78標準的相同。

表10 ГOCT 801—78，ГOCT 21022—75標準中碳化物均勻度的要求

測試條件：每批代表性取5件試樣，以最高級別為評定依據。

* 對用電渣重熔法生產的鋼ШX15CΓ- Ш適用。

(二)我國的高碳鉻軸承鋼生產標準最早在1952年制定，名稱為“鉻合金滾珠與滾柱軸承鋼技術條件”，標準號為重10-52,于1953年4月1日起實施。該標準參考前蘇聯的ГОСТ801(滾珠軸承鋼技術條件)，為此，標準中的有些低倍組織，非金屬夾雜物的標準評級圖片都基本上是照搬前蘇聯的ГОСТ 801—47的[23]。1959年和1968年該標準修訂為YB 9—59和YB 9—68冶金部標準，名稱為“滾珠與滾柱軸承鉻鋼技術條件”[91]和“鉻軸承鋼技術條件”[92]。我們收集到了這2本標準。其中網狀碳化物評級圖片就與ГОСТ標準中的完全相同。按該標準，網狀碳化物分1～5級，在以后的國家標準中不再出現嚴重的5級圖片。為了適應國內軸承鋼生產的發(fā)展和使用生產廠的國情，1983年9月正式發(fā)布編號為YJZ 84的“高碳鉻軸承鋼臨時供貨協議”標準[93]。為此，YB 9—59、YB 9—68和YJZ 84三部標準在高碳鉻軸承鋼生產上沿用時間最長。

2000年11月我國國內首次發(fā)布由國家冶金工業(yè)局提出的高碳鉻軸承鋼的國家標準為GB/T 18254—2000[94]，時隔兩年被修訂為GB/T 18254—2002[95]，現在的現行標準為GB/T 18254—2016[10]。名稱為高碳鉻軸承鋼，2017年7月1日開始實施。劉波等對新標準作了一些解析[96]。

現行標準GB/T 18254—2016中規(guī)定對球化退火試樣的網狀碳化物按第6級級別圖評級。在放大倍數為500×下于橫向試樣上的組織為評級依據，對應的級別為1、2、2.5和3共4個級別。2016標準中比2002標準增加了2.5級，2.5級的圖片與原來的3級基本相同，比之僅略有減輕。在JB/T 1255—2014以及國標GB/T 34891—2017中分別規(guī)定為1、2、2.5和3級以及1、2、2.5級(均未表明圖片實際尺寸)。這些標準都為現行通用標準，對應級別圖片是相同的。它們都規(guī)定，對φ≤60 mm球化退火試樣要求碳化物網狀合格級別為≤2.5級。本文提出以2.5級的圖片來作比較。另外，網狀碳化物的評定可在淬火狀態(tài)下進行，有異議時在回火后進行，采用的熱處理工藝按標準中的推薦工藝參數。

帶狀碳化物偏析按照第8級別圖評定，以縱向試樣在放大倍數為100×和500×下結合評定，分1、2、2.5、3、3.5、4共6個級別。本文列出第2級別的圖片作比較。碳化物液析按照第9級別圖，在放大100×的縱向試樣上評定，圖片分條狀和鏈狀兩個系列，各分1、2、3、4的4個級別。符合的要求按表11的規(guī)定。由表可知，對φ≤30 mm熱軋或鍛制球化退化試樣的優(yōu)級、高優(yōu)級和特優(yōu)級鋼的合格級別為2.0級和1.5級，對φ≤30 mm的碳化物液析合格級別≯0.5級，由于國內標準中沒有0.5級的圖片，這里提出以1級條狀和鏈狀的圖片作比較。比較的圖片可見圖35。

有資料報道，我國國內主要45家生產廠(領有生產許可證)遵循的生產標準按YB 9—59、YB 9—68和YJZ 84三部標準而不一。令人難以置信的是當時好像已有GB/T 18254—2000了，為什么這些主要生產廠不應用？

為了適應我國國防事業(yè)需要，我國1961年簽訂制造軍用軸承用鋼試制協議“軍甲—61”，名稱為“軍用甲組軸承鋼試制技術條件”[97]，其中的主要內容按照YB 9—59的部分內容作了加嚴規(guī)定，鋼號和化學成分與YB 9—59的相同，但是冠以“Z”以表示差別[23]。ZGCr15鋼采用電渣重熔法進行生產，具有比較高的冶金質量和接觸疲勞壽命，制造在我國航空、航天和許多關鍵重要使用場合的軸承[84]。

表11 我國GB/T 18254—2016標準中帶狀碳化物偏析和碳化物液析允許的要求

(三)ASTM和ISO的相關標準：在ISO 683.17:2014(E)中規(guī)定，如果必要的話，碳化物球化的要求程度應按SEP1520或ASTM 892規(guī)定，碳化物的分布按ISO 5949標準。具體符合的條件都沒有明確的規(guī)定，這種籠統的提法只講明訂貨時的要求，具體看來是由供需雙方共同確定的。各生產廠如何實施，我們下面會以SKF公司的D33(1981-01)來作說明。

ISO 683.17:2014(E)的這種規(guī)定就要求我們去深入了解SEP 1520[98]、ASTM 892[99]和ISO 5949[100]標準。(順便講一下，我們很難收集SEP1520原版標準圖譜，只能找來從一些研究所和鋼廠掛在墻上的圖譜)。西德標準SEP 1520中的SEP源于“Stahl Eisen Prüfblatter”，標準全文名稱為“鋼中碳化物圖譜系列顯微檢驗法”。國內早在1978年就有中文譯本。我們收集了1998年的第3版標準。

SEP 1520標準[98]采用顯微試驗的方法根據鋼中出現的碳化物特征來加以評價，用于所規(guī)定的鋼及其組織形態(tài)。按碳化物的形狀、結構、尺寸和數量加以制定，應用顯微鏡在金相試樣磨片上進行觀察，與碳化物圖譜系列比較，從而確定鋼中碳化物的狀況。該標準適用于含碳量約為0.1%～1.2%，合金元素總量約為5%的特殊鋼，不適用于低碳鋼和高速工具鋼以及其他萊氏體鋼。

圖譜包括7個單獨存在而又相互毗鄰的系列，表示一定的碳化物特征，并劃分為(0 ～ 9)10個等級(系列2-CG中劃分6級)。試驗時需要考慮觀察面和視場(視場直徑約為φ80 mm)。對應7個系列表示的碳化物特征(碳化物類型)如下：

系列1—FA，表示鐵素體-珠光體組織中鐵素體相對量，(可以間接確定鋼的含碳量)；

系列2—CG，球狀碳化物大小(直徑)；

系列3—PA，珠光體和球狀碳化物組織中珠光體區(qū)域相對量；

系列4—CN，碳化物網狀，在退火狀態(tài)下；

系列5—CN，碳化物網狀，在淬火條件下；

系列6—CZ，碳化物帶狀(carbide streaks)，緊實型(通常經過淬火處理)；

系列7—CZ，碳化物帶狀，散開型(通常經過淬火處理)。

測定中采用觀察到的組織與圖譜系列相比較，取其最相似的圖片來確定對應組織的級別。測定結果以系列號碼和級別號碼2位數字表示，數字之間用圓點分開，如1.2、2.4等。

這是本文講述的重點。SKF公司采用的標準就沿用SEP 1520。

對美國的“Standard Guide for Defining and Rate the Microstructure of High Carbon Bearing Steels”的ASTM A892-09(Reproved 2014)標準[99]，我們收集到了，但是沒有收集到該標準的附件ASTM Adjunct ADJA 0892的圖片，聽說國內沒有引進。實際上，這些都阻礙我們去學習國外發(fā)達國家的先進技術。該標準導則涵蓋退火高碳軸承鋼碳化物組織的表述，涉及碳化物尺寸CS(carbide size)、網狀碳化物CN(carbide network)和層片狀珠光體數量LC(lamellar content)三類。

這三類又各分6級為CS 1～CS 6、CN 1～CN 6和LC 1～LC 6，級別越高表示測定的數值越大或該類組織的嚴重程度較大。其中CS1～CS 6表示每400 μm2面積中碳化物顆粒的實際計數數字，它為3次測量數值的平均值。對應的碳化物顆粒數字分別為CS 1-508；CS 2-419；CS 3-324；CS 4-234；CS 5-165；CS 6-115。這是易于理解的，即碳化物顆粒直徑隨著級別數字增加而變大。

試樣需要仔細準備，應用1000×放大倍數和分辨率好的顯微鏡進行分析。選擇能代表性表征試樣組織的視場與金相顯微圖片對照比較來確定最為相近的類型和級別號碼，如CS 4、CN 2、LC 1。對確定碳化物尺寸CS可以按Practice E1245進行自動圖像分析，由下面公式計算結果將數字歸為1～6的整數：(公式中nA為每mm2中碳化物顆粒數)

級別數字(Rating)=6.7888-4.5924(10-6)*nA

紀貴[101]指出:在高碳鉻軸承鋼訂貨時，要求退火材料應該按A892導則評定和報告：(1)CS，取決于鋼的用途，合格級別由供需雙方協議；(2)CN，受到鋼的截面尺寸影響，合格級別由供需雙方協議；(3)LC，對52100鋼為≯LC 1，其他可以由供需雙方協議，鋼材無嚴重碳化物偏析。

ISO 5949為“工具鋼和軸承鋼-應用參考顯微圖譜評價碳化物分布方法”，1983-12-15為第1版。該標準根據碳化物的形狀、尺寸和分布將之分成4種系列：NA—退火條件下晶界網狀碳化物；NH—淬火回火條件下晶界網狀碳化物；LE—緊實型碳化物帶狀條紋；LD—散開型碳化物帶狀條紋。

注意，SEP 1520中的第4、5、6、7系列和ISO 5949中的NA、NH、LE、LD系列是同一套圖片，是可以通用的。尹立新等作了這方面的分析工作[102]。由于國內SEP 1520資料不是很多，故以ISO 5949為準進行評定比較。

(四)SKF公司的產品按照SKF D33[89]的總則制定：(1)按產品種類分鋼絲、鋼棒和鋼管三類，以字母A、B和C表示；(2)按產品的主要生產方法用第1位數字表示：1為熱軋，2為冷軋，3為冷拉；(3)按產品的輔助加工方法(如鋼材表面機加工方法)用第2位數字表示：沿用熱軋以0表示，冷拉分1、2和3類分別以1、2、3數字表示，以5示扒皮，以6示磨光；(4)產品的第3位數字，以球化退火的用1表示，沿用熱軋的仍以0表示；(5)產品第4和5位數字表示材料牌號：以01表示第3種，02為第831種，04為第832種；05、06為第24種、25種；03、07和09為W4種、W5種和W6種等；

按已收集的材料牌號有SKF1～7，SKF831、832，SKF24，SKF30等。另外有SKF 9和13分別相當于原來國內牌號的GCr6和GCr9，成分以(50100)和(51100)列出，列于括號中，以示存在差別。

為了使讀者及時了解SKF公司的材料牌號、化學成分等的信息和OVAKO公司軸承鋼材料牌號、化學成分等資料，本文作者與雜志社商量，將相關這一部分內容整理后先以附件一形式刊登在本期。

在SKF 1～7鋼號中SKF 3為100Cr6，即為我國的GCr15鋼和美國的52100鋼。SKF 1為100CrMnSi4-4，SKF 2的100CrMnSi6-6(含C量降低為0.87～0.97%)，SKF 4為100CrMnSi6-4，SKF 5為100CrMo7-3，SKF 6為100CrMo7-4，SKF 7為100CrMnMo8-4-6。SKF 831、SKF 832和SKF 1、SKF 2相似，SKF 24為100CrMo7，SKF 30相比于SKF 24鋼各合金含量均略有降低(可以參見表12)。國內對SKF 3有作過仿制研究的報道[103]。

SKF公司產品的材料要求很清楚標明材料牌號和對應的國際標準、化學成分、分析方法、材料均勻性(包括總的要求、低倍夾雜物、顯微夾雜物等)、顯微組織(包括總的要求、碳化物尺寸、珠光體數量、碳化物網狀、碳化物帶狀)和力學性能(包括總的要求、硬度、抗拉強度)等。這里，我們將其中后面兩部分提出來討論。

SKF 3熱軋鋼棒(實際上適用于SKF 1～SKF 7熱軋鋼棒)的顯微組織為層片狀珠光體，其碳化物網狀級別≤CN 5.3，碳化物帶狀偏析級別在全截面上≤CZ 6.3，在表層2/3半徑內的級別≤CZ 7.4(均按標準SEP1520-78評級)。

熱軋球化退化鋼棒(SKF 24、30)顯微組織為鐵素體基體上均勻分布球狀滲碳體組成的球狀珠光體。出現的片狀珠光體數量，PA≤3.0。碳化物尺寸級別為CG 2.1～2.3，碳化物偏析帶之外的單個碳化物尺寸為：直徑≤φ12 μm或φ2 μm×35 μm拉長的碳化物。碳化物網狀級別≤CN 4.3或CN 5.3。碳化物帶狀偏析級別在全截面上≤ CZ 6.3，在2/3半徑內表面層的級別≤ CZ 7.4。

下面具體講述不同產品顯微組織的要求情況：均按標準SEP1520-78評級。

熱軋球化退火鋼棒B10101(1981-01)：顯微組織為在鐵素體基體上均勻分布球狀滲碳體組成的球狀珠光體。 碳化物尺寸的級別為CG 2.1～2.3，碳化物偏析帶之外的單個碳化物直徑D為≯φ12 μm或者φ2 μm×35 μm。珠光體數量的級別為PA 3.0。 碳化物網狀的級別≯CN 4.2或CN 5.2。碳化物帶狀的級別≯CZ 6.2和CZ 7.3。力學性能中的硬度為170～ 210 HV30或HB。

SKF 3冷拉一類球化退火鋼棒B31101(1981-01)：顯微組織為在鐵素體基體上均勻分布球狀滲碳體的球狀珠光體。碳化物尺寸級別為CG 2.1～2.3，碳化物偏析帶之外的單個碳化物直徑D為≯φ12 μm或φ2 μm×35 μm。珠光體數量級別為PA 3.0。碳化物網狀級別為≯CN 4.2或CN5.2。碳化物帶狀級別：在φ≤15 mm時，≯CZ 6.1和CZ 7.2；在φ>15 mm時，≯ CZ 6.2和CZ 7.3。

力學性能：硬度為220～ 260 HV10，抗拉強度780 ～ 820 N/mm2。(按換算系數1 N/mm2≈ 0.315 HV進行計算)。

熱軋球化退火鋼棒B10102，材料牌號為SKF 831，相當于ASTM A 485中的第1種鋼。組織為在鐵素體基體上均勻分布著球狀滲碳體的球狀珠光體。碳化物尺寸級別為CG 2.1～2.3，碳化物偏析帶之外的單個碳化物直徑D為≯φ12 μm或者φ2 μm×35 μm。珠光體數量級別為PA 3.0。碳化物的網狀級別為≯CN 4.3或 CN 5.3。碳化物帶狀級別為≯CZ6.3和CZ 7.3。力學性能：硬度180 ～ 220 HV30或HB。

SKF 832熱軋球化退火鋼棒B10104(1981-01)，材料牌號相對應于ASTM A 485中的第2種鋼。顯微組織為在鐵素體基體上均勻分布球狀滲碳體的球狀珠光體。碳化物尺寸級別為CG 2.1～2.3，碳化物偏析帶之外的單個碳化物直徑D為≯φ12 μm或者φ2 μm×35 μm。珠光體數量級別為PA 3.0。碳化物網狀級別為≯CN 4.3或CN 5.3。碳化物帶狀級別為≯CZ 6.3 和CZ 7.3。力學性能：硬度180 ～ 220 HV30或HB。

SKF 3熱軋球化退火扒皮鋼管C15101(1981-01)，顯微組織為在鐵素體基體上均勻分布球狀滲碳體的球狀珠光體。碳化物尺寸級別為CG 2.1～2.3，碳化物偏析帶之外的單個碳化物直徑D為≯φ12 μm或者φ2 μm×35 μm。珠光體數量級別為PA 3.0。碳化物網狀級別為≯CN 4.2或 CN 5.2。碳化物帶狀級別為≯CZ6.2和CZ 7.3。力學性能：硬度170～210 HV30或HB。

SKF 3冷軋球化退火鋼管C20101(1981-01)，顯微組織為在鐵素體基體上均勻分布球狀滲碳體的球狀珠光體。碳化物尺寸級別為CG 2.1～2.3，碳化物偏析帶之外的單個碳化物直徑D為≯φ12 μm或者φ2 μm×35 μm。珠光體數量級別為PA 3.0。碳化物網狀級別為≯CN 4.2或 CN 5.2。碳化物帶狀級別為≯CZ6.3 和CZ 7.3。力學性能：硬度250～320 HV30或HB。

SKF 3冷拉一類球化退火鋼絲A 31101(1981-01)，顯微組織為在鐵素體基體上均勻分布球狀滲碳體的球狀珠光體。碳化物尺寸級別為CG 2.1～2.3，碳化物偏析帶之外的單個碳化物直徑D為≯φ12 μm或φ2 μm×35 μm。珠光體數量級別為PA 3.1。碳化物網狀級別為≯CN 4.2或 CN 5.2。碳化物帶狀級別：在≤φ15 mm時，≯CZ 6.1和CZ 7.2；在φ>15 mm時，為≯CZ6.2和CZ 7.3。力學性能：硬度當直徑為 ≤φ5.3 mm時為 230～340 HV10，>φ5.3 mm時為220～260 HV10；抗拉強度當直徑為 ≤φ5.3 mm時為750～1080 MPa，>φ5.3 mm時，抗拉強度為700～820 MPa。為了方便比較，我們列出ISO 5949標準中NA 3和NH 3、LE 2和LD 2相應的圖片(相當于SEP 1520標準中CN 4.3和CN 5.3、CZ 6.2 和CZ 7.2)于圖36中。

(五)我們搜集的生產廠檢測的碳化物不均勻度標準有NSK公司的SR-1(1975年)標準[89]，其中規(guī)定切削用球化退火鋼材顯微組織為均勻分布的細粒狀碳化物組織，對帶狀、網狀、碳化物粒度、片狀珠光體、索氏體、粗粒狀碳化物等均不允許存在，按該文件附圖Ⅱ顯微組織進行評定，對鍛造用軟化退火或未退火鋼材顯微組織不允許存在有害帶狀偏析和巨大碳化物。

日本KOYO公司的高碳鉻軸承鋼棒材技術條件(1975年10月)[89]中規(guī)定球化退火的顯微組織應為全部球化的細小均勻分布的碳化物，不允許存在網狀碳化物、大塊碳化物或片狀珠光體和有害的帶狀偏析，顯微組織如該文件圖片2所示，未退火鋼材顯微組織不允許有顯著的網狀碳化物和大塊碳化物，軟化退火后鋼材顯微組織不允許有索氏體，按該文件資料判定良、合格與不合格級別。我們還搜集到了2005年FAG(schaeffler公司)碳化物尺寸的標準S 261010，這在后文中再予以討論。

我們將圖34、35和36排放在一起，為了可以方便比較。比較以后可以發(fā)現SEP 1520(ISO 5949)標準對碳化物均勻度的測定具有科學性，但是允許合格的級別一定要確定合適。ГOCT 801—78標準具有相當先進性的，關于碳化物網狀部分的級別似乎偏粗，表征方式也需要改進。國家標準GB/ T18254的科學性和先進性都比較差，有值得商榷的地方。

(a)網狀碳化物1級，500×;(b)網狀碳化物3級，500×;(c)碳化物帶狀1級，100×;(d)碳化物帶狀2級，100×;(e)碳化物液析1級，100×圖34 ГОСТ801—78標準中碳化物均勻度級別(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)網狀碳化物2.5級，500×；(b)碳化物帶狀2級，100×；(c)碳化物液析條狀和鏈狀 1級，100×圖35 GB/T 18254標準中碳化物均勻度級別(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)網狀碳化物NA 3級，1000×；(b)網狀碳化物NH 3級，200×；(c)碳化物液析LE 2級，100×；(d)碳化物液析LD 2級，100×圖36 ISO 5949標準中碳化物均勻度級別(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公司的簡況以及軸承鋼

瑞典SKF公司取自“瑞典軸承制造廠”的瑞典語“Svenska Kullager Fabriken”的首寫字母縮寫，英譯為“Swedish ball bearing factory AB”。SKF公司由Seven Wingqist(斯文·溫奎斯特)(1876.12.10～1953.4.17)于1907年創(chuàng)建。他于該年2月16日申請專利(No.25406,多排自對準向心球軸承)，在6月6日獲準后，又向其他10個國家繼續(xù)提出申請，并于3年后創(chuàng)立SKF公司。在1916年，SKF公司收購了Hofors鋼廠，于1958年合并了Hellefors鋼廠，1935年在芬蘭Imatra建立了軋鋼廠(iron mill)。

在1986年，芬蘭Oy Vuoksenniska AB 和Oy Fiskars AB公司于1969年合并的新公司Ovako，通過和SKF公司組合成立Ovako鋼鐵集團。Ovako鋼鐵集團在歐洲有10個生產基地：瑞典的Boxholm，Forsbacka，Hallstahammar，Hofors，Hallefors，Smedjebaken，芬蘭的Imatra，意大利的Molenlla，法國的Reden和荷蘭的Almlo等。Ovako鋼鐵集團于2018年6月被日本新日鐵(Nippon Steel)集團收購。

Ovako公司生產的特殊鋼鋼鐵產品應用于許多工業(yè)領域，如軸承、礦山、汽車、火車、石油和天然氣、風電、農業(yè)機械、液壓機械等，涉及全淬硬軸承鋼、彈簧鋼、表面硬化鋼、一般結構鋼、硼鋼以及適合滲氮和深層滲氮的、高強度和高韌度的、適合進行氣淬的淬火-回火鋼等。

表12 SKF軸承鋼的化學成分和相關鋼號(質量分數，%)

鋼號AsSnSbPbAlOTiCa相 當 的 鋼 號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合金脫氧，應注明鑄造方法。

瑞典SKF公司以生產高壽命精細軸承而馳名于全世界。原來一直應用自己生產的SKF軸承鋼制造軸承。我們按照紀貴等[110]資料和收集的SKF軸承鋼列于表12中，其中SKF 9和SKF 13按美國的標準成分列出，表12中也列出了相近的ISO和美國鋼號等。表中沒有具體列出SKF26和27鋼的成分，它們和SKF24和25相似，含鉻量高于SKF3，并含比較多量的Mo。它們相對應在Ovako的牌號中為Ovako 826和Ovako 827。這些表格的列出具有強的實用性。

Ovako公司生產的軸承鋼的種類、適合的軸承壁厚、材料主要成分表示于表13中。

表13 Ovako公司的軸承鋼簡單介紹

OVAKO能提供的100Cr6鋼種的最普通變體就有下屬多種，列出于表14中。相應編號中都以803開始，可能與源自SKF 3有關(其成分與803 J變體相近，讀者可以自行對照SKF 3的成分)。注意，表中未列出鋼中殘留元素的量。

表14中803 Q為IQ(Isotropic Quality)鋼，由于材料的潔凈度水平高，非金屬夾雜物細小均勻分布，因而具有良好的抗疲勞強度。其余的均為BQ(Bearing Quality)鋼。其中，803 Z為減小含Si量以改進冷成型性能的鋼(有資料說明Si≦0.15%，可以改善冷加工性能)；803 D為含較高S以改進切削加工性能的鋼(為提高切削加工性，允許含S≦0.030%)；803 P為減小含S量以減少硫化物夾雜的鋼；803 A為控制和減小含S量以減少硫化物夾雜的數量，但又能保證一致加工性能的鋼；803 F為控制含S量以獲得一致力學性能的鋼；803 N為稍微增加含碳量范圍以符合某些標準應用的鋼。5620鋼為連鑄應用的100Cr6鋼。

表14 OVAKO能提供的100Cr6軸承鋼(質量分數，%)