以高碳軸承鋼GCr15為例，軸承鋼的冶煉質(zhì)量要求很高，不僅要嚴(yán)格控制硫、磷、氫等含量，而且要對(duì)非金屬夾雜物和碳化物的數(shù)量、大小和分布狀況進(jìn)行控制，往往軸承的失效就是在大的夾雜或碳化物周圍產(chǎn)生的微裂紋擴(kuò)展而成。研究指出，夾雜物的含量基本上決定了軸承鋼的接觸疲勞壽命，如圖1所示，軸承鋼的接觸疲勞壽命隨著單位體積內(nèi)夾雜物長(zhǎng)度的增加而呈指數(shù)級(jí)降低。一般認(rèn)為，鋼中夾雜物的含量和鋼中氧含量密切相關(guān)，氧含量越高，夾雜物數(shù)量就越多，壽命就越短。隨著煉鋼潔凈度水平的不斷提高，軸承鋼中氧含量已經(jīng)可以控制到5ppm，夾雜物的數(shù)量、尺寸及其分布大為改善。軸承鋼中碳化物的含量、分布及尺寸大小對(duì)軸承鋼的壽命也起著至關(guān)重要的影響。如圖2所示，隨著碳化物含量的降低，軸承鋼的接觸疲勞壽命隨著碳化物含量的減少呈指數(shù)級(jí)提高。通過(guò)圖2可以看出，碳化物含量對(duì)軸承鋼的接觸疲勞壽命起決定性作用。

 

圖1 單位體積內(nèi)夾雜物的長(zhǎng)度與軸承鋼壽命間關(guān)系

圖2 碳化物體積分?jǐn)?shù)與軸承鋼疲勞壽命間關(guān)系

　　另外，研究結(jié)果還表明，夾雜物和碳化物粒徑越大、分布越不均勻，使用壽命也越短。軸承鋼的化學(xué)成分控制、夾雜物與碳化物的顆粒大小、分布狀況與使用的冶煉工藝和冶煉質(zhì)量密切相關(guān)。所以軸承鋼的未來(lái)發(fā)展方向之一就是降低鋼中夾雜物與碳化物的含量，減小夾雜物與碳化物的顆粒尺寸。鋼中碳化物主要來(lái)自于軸承鋼中的一次液析碳化物、二次網(wǎng)狀碳化物和三次共析碳化物。隨著高潔凈冶煉水平的應(yīng)用，一次碳化物基本上可以消除。二次碳化物主要在過(guò)共析鋼中存在，需要通過(guò)控軋控冷或低溫軋制加以消除或減輕。而影響性能的三次碳化物則需要通過(guò)球化處理來(lái)加以控制，使得碳化物的顆粒細(xì)小和均勻分布。