軸承作為關系到國民經(jīng)濟發(fā)展的關鍵機械基礎件，其技術、制造水平的高低和產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣對主機的性能和質(zhì)量有著至關重要的影響。
高碳鉻鋼
常用軸承鋼為高碳鉻鋼，它的特點是可從表面到芯部淬透到HRC58～66這樣高硬度范圍，故又稱完全淬硬鋼。這種鋼價格低廉，在世界范圍內(nèi)應用得最廣泛。這種鋼又分為鉻鋼、鉻鉬鋼、鉻錳硅鋼和鉻錳鉬鋼四大類，自60年代至70年代，各國高碳鉻鋼中的含鉻量有一定增加，多數(shù)國家將制造滾動體的原含鉻量較低的高碳鉻鋼(相當于我國曾用的GCr6鋼)廢棄不用，而代之以制造套圈的同的鋼種(相當于我國的GCrl5鋼)，而各國軸承鋼的實際含鉻量大都偏于其標準范圍的上差，也有稍高于其標準的。我國軸承鋼新標準YB(T)1—80還將使用量最大的軸承鋼GCr15的最低含鉻量從1.30%提高到1.40%。此外，從70年代起，有些國家提高了軸承鋼中的含鉬量，或增加了含鉬軸承鋼的新品種，以求獲得更好的淬透性和細化晶粒。
滲碳軸承鋼
滲碳鋼是軸承工業(yè)最早采用的鋼種，當前又正在發(fā)展。滲碳軸承鋼用來制造在有沖擊負荷或振動條件下工作的軸承元件，例如汽車、機車車輛、建筑機械，軋鋼機和農(nóng)業(yè)機械等的軸承元件。對這種鋼材的要求為：滲碳表面層可以硬化到具有和高碳鉻鋼相同的硬度和疲勞強度，芯部控制在HRG35—40的硬度范圍內(nèi)，并具有足夠的韌性和良好的綜合機械強度，表面保留壓應力狀態(tài)。達到此要求的鋼材，所制軸承耐沖擊，表面不易開裂，即使表面硬化層發(fā)生微裂紋，也不易向內(nèi)層擴展。滲碳軸承鋼的熱處理工藝復雜，容易產(chǎn)生脆性、軟點、硬度不均等廢品，因而成本較高。為了確保滲碳軸承的強度，滲碳元件的表面硬度，表層向內(nèi)層的硬度分布以及芯部硬度，三者都很重要。滲碳濃度要控制適中，含碳量愈高壽命愈長，但要在殘余奧氏體含量的允許范圍內(nèi)，因為含碳量高，殘余奧氏體含量也高廠．軸承尺寸穩(wěn)定性差。另外，為了改善淬透性，不宜過多加入某一種元素，宜微量地加入多種合金元素。
中碳軸承鋼
在承受更大沖擊而滲碳鋼也不能適應的場合下，常采用中碳錳鋼、鉻鋼等制造軸承零件，多為低速大型硬度要求不太高的元件以及各種尺寸的螺旋滾子等。新近開發(fā)的某些中碳鋼品種如GCr15可應用于大中小型各種尺寸軸承元件的制造，這是一種可望廣泛應用的有發(fā)展前途的鋼種。它的化學成分和GCrl5大體相同，只是含碳量較低，其特點是能顯著改善鋼中碳化物的不均向性，獲得均勻細小的球化退火組織，微裂紋難于萌生和擴展，使得疲勞強度和壓碎強度高于GCr15，由于含碳量少，位錯馬氏體的比例增加，對材料缺陷的敏感性就降低，其淬火硬度可以較高，含鉻量又與GCr15相同，所以它的耐磨性，防銹性、回火穩(wěn)定性，淬透性以及多種機械特性與GCr15相當，而對于振動和沖擊負荷的耐力，則高于GCrl5，同時這種鋼的工藝性能較好，鋼的生產(chǎn)和軸承制造成本有所降低，軸承的使用壽命也有所增加，因此可以在很大范圍內(nèi)與GCrl5相競爭。
高溫軸承鋼
對高溫下工作的軸承鋼材的要求現(xiàn)代技術如核動力系統(tǒng)、噴氣式發(fā)動機以及燃氣輪機等的工作溫度常達數(shù)百度以至數(shù)千度，顯然普通的軸承鋼材無法應用。必須使用高溫軸承鋼或其他耐高溫材料。通常認為超過120℃的溫度條件，便算是高溫工作條件，此時普通軸承鋼會發(fā)生組織變化和屈服強度降低，精度逐步喪失；而當軸承工作溫度超過軸承材料回火溫度時，其硬度就明顯下降，工作溫度超過180℃時硬度就急劇下降，很快出現(xiàn)早期疲勞和磨損。保證軸承在高溫下運轉(zhuǎn)精度和使用壽命的中心環(huán)節(jié)是保證軸承在高溫下具有足夠的硬度和尺寸與形狀的穩(wěn)定程度，因此對于高溫軸承鋼提出如下要求：
高溫下硬度不低于HRC50～56；金相組織穩(wěn)定；
（1）高溫尺寸穩(wěn)定性良好，溫度膨脹系數(shù)小，沒有顯著的組織變化，抗蠕變性好，殘余應力小；（2）抗氧化性好，生成的氧化膜與基體結(jié)合牢固，而且耐磨性和疲勞強度好，耐熱震性好，能經(jīng)受較快的溫度變化，導熱性要好；
作為軸承鋼所應有的其他材料特性。
高溫軸承的常用鋼材在180℃以下的低負荷場合，可將常用軸承鋼進行高溫回火(160～300℃)使用，如果硬度不合要求，可改用亞高溫軸承鋼GCrSiWV，這種鋼的工作溫度在250℃左右。在300℃左右的溫度下可采用Cr4Mo4V，在538℃以下可采用W6Cr4Mo5V2，超過此溫度則使用鈷基、鉻基或鉬基合金制造軸承，而當溫度超過81℃時可用碳化鈦、碳化鎢等金屬陶瓷材料，更高溫度時可使用氧化鋯等陶瓷材料，用這類材料制成的軸承所能承受的最高工作溫度可達1650℃。
耐腐蝕軸承鋼
幾種高溫軸承鋼的壽命對比在普通軸承鋼已不能勝任的腐蝕性介質(zhì)環(huán)境中，就要用耐腐蝕軸承鋼來制造軸承及其零件，例如在接觸水或水蒸氣的水力機械中，在接觸酸和堿的化工機械中，在接觸海水的艦艇船舶中；儀器儀表中的軸承也常用耐腐蝕鋼制造，因為軸承稍有銹蝕便會影響到它們的計量精度和反應靈敏度；食品工業(yè)中的軸承有時也用耐腐蝕鋼制造，因為它希望軸承能耐腐蝕，不致有腐蝕物質(zhì)而引起食物污染。耐腐蝕軸承鋼可分為兩大類：一類是馬氏體系不銹鋼用于要求硬度較高的場合；一類是奧氏體系不銹鋼，用于要求有更好耐腐蝕性的場合。前者常添加相當數(shù)量的鉬來取代部分鉻，以改善耐海水腐蝕的性能，后者的硬度較低，負荷承載能力和使用壽命不及前者。許多耐腐蝕鋼也能耐高溫，兩種鋼材常常通用，但二者的目標卻不相同，高溫用鋼材重點要求高溫硬度和高溫尺寸與形狀精度的穩(wěn)定性，而耐腐蝕鋼重點要求化學穩(wěn)定性。現(xiàn)代技術要求軸承在高溫、高腐蝕性、無潤滑的條件下運轉(zhuǎn)，例如新式原子鍋爐中的軸承要在鈉溶液中運轉(zhuǎn)，上述高溫軸承鋼都不能適應，這時需用特殊非鐵合金或陶瓷材料制造軸承了。國外常用的耐腐蝕鋼140r4Mo具有較好的耐酸堿能力，只是對于沸騰的稀硝酸的耐力低于耐腐蝕鋼440C，而SUS304的耐海水能力很強，常用來制造潛水泵以至潛水艇中的軸承，但其硬度有些低。這兩種鋼也能耐高溫。90r18Mo的耐高溫和耐腐蝕能力都很高，甚至可在400℃的硝酸或鹽酸的蒸氣中工作。
耐低溫軸承鋼
在航天技術中，為火箭提供液體燃料的渦輪泵軸承要在液態(tài)氧和液體氫中運轉(zhuǎn)。其溫度和液化氣體相等。由于普通軸承鋼存在馬氏體組織，本來韌性就不理想，又有低溫脆性，如用于—5～—200℃低溫，實際上會由于空氣中潮氣在軸承表面凝結(jié)水珠而產(chǎn)生銹蝕，所以應采用不銹鋼。一般將馬氏體系不銹鋼進行低溫深冷處理，以保證其組織不發(fā)生變化。在液態(tài)氧(沸點—183℃)中用SUS4400鋼制造的向心球軸承與圓柱滾子軸承所作運轉(zhuǎn)試驗結(jié)果表明，軸承除擋邊表面有些磨損外無特殊異常，可以經(jīng)受高達20000r/min的轉(zhuǎn)速，但是這時軸承的保持架必須采用特殊材料制造。耐低溫軸承的保持架本身也有用不銹鋼制造的，常用的有奧氏體系的SUS304鋼和馬氏體系的SUS440V鋼，前者易于加工，使用較多。總之，耐低溫軸承鋼的技術關鍵在于無低溫脆性和耐冷凝水的腐蝕性，而馬氏體系SUS4400可達到的表面硬度為HRC56～60，低于常用軸承鋼，所以其基本額定靜負荷和基本額定動負荷，或者其使用壽命都比相同基本型號同一尺寸規(guī)格的常用軸承鋼軸承要低些，這一點必須加以注意。
