100Cr6轴承钢这两个数字是它拉开与普通轴承钢距离的核心指标

AI导读

100Cr6是用量的轴承钢，其改性型“100Cr6mod"可通过纯净度优化、热稳定化和特殊性能变体精准匹配不同工况，如从-40℃低温到200℃以上高温，大幅提升寿命与可靠性。

100Cr6mod 改性高碳铬轴承钢全面技术资料

一、牌号定位与"mod"的确切含义

100Cr6（材料号 W-Nr. 1.3505）是符合 EN ISO 683-17（旧 DIN 17230）的高碳铬全淬透轴承钢，是用量的滚动轴承钢，对应美国 AISI/SAE 52100（ASTM A295）、日本 JIS SUJ2、英国 BS 535A99/EN31、中国 GB/T 18254 GCr15。牌号中"100"表示平均含碳量约 1.0%，"Cr6"指铬含量约 1.5%（按德国旧制以铬的碳化物配比折算）。

需要先说明："100Cr6mod"并非任何标准登记的独立牌号，而是工业界对"改性型 100Cr6"的通称，实际存在三类不同指向，采购时必须问清：

1. 纯净度/淬透性改良型——在标准成分窗口内收紧控制（提 Si、Mn 至中上限，加 Ni、Mo 微合金化，降 P、S、O），用于大截面与重载工况，接近 GCr15SiMn 的思路；

2. 热稳定改型（德系轴承行业约定）——100Cr6 基准型使用温度 ≤120℃；-SO 经高温回火稳定化，硬度 62 HRC，可用于 ≤150℃；-S1 硬度 62 HRC，可用于 >200℃；-S1B 为贝氏体淬火，使用温度 >200℃ 且裂纹倾向显著降低；

3. 特殊性能变体——如 Ovako 803J（韧性优化、抗裂纹扩展，P≤0.015%、S≤0.008%、可加 Ni 0.10–0.25%）、803D（控硫 0.015–0.030% 改善切削性）；另外 100CrMnSi6-4 经碳氮共渗，表层残余奥氏体高，硬度可达 66 HRC，专为润滑不良、易污染的工况设计。

元素作用：C 保证淬火后高硬度马氏体基体并形成足够碳化物，直接决定耐磨性与接触疲劳强度；Cr 显著提高淬透性，溶入渗碳体形成更硬的 (Fe,Cr)₃C，提升抗回火软化能力；Mn 辅助淬透与脱氧，过量会增加残余奥氏体；Si 固溶强化、提高回火抗力，但 >0.35% 易在缓冷时沿晶析出碳化物。

最关键的指标是氧含量。按 Lundberg-Palmgren 分析，氧从 25 ppm 降至 10 ppm 可使理论 L10 寿命提升 4–6 倍——这是轴承钢必须走 VD/VOD 真空脱气乃至 ESR 电渣重熔的根本原因，也是"mod"改型最核心的价值所在。

三、供应形式

100Cr6 几乎覆盖全部钢材形态：线材/盘条（Φ5.0–42 mm，冷镦与钢丝原料，超纯净线可做到成分波动 ±0.01%、氧<8 ppm、Ti 夹杂 <5 μm）、热轧/锻制圆钢（Φ25–300 mm 常见，大锻材可达 Φ80–1200 mm，锻造比 ≥4:1）、冷拉精棒/磨光棒（Φ6–60 mm，公差可至 ±0.015 mm）、板材与带卷（精密冷轧带 precidur® 用于圆锯片、刀片、模具垫片）、锻件（模锻件、锻轴 500–5000 mm、轧制环件外径 Φ250–2000 mm，等温正火交付）、钢管（外径 25–180 mm、壁厚 3.5–20 mm 的轴承套圈用无缝管），以及钢丝（Φ0.02–4.00 mm）。交货状态包括热轧/锻制退火、不退火、剥皮、冷拉、磨光、预硬化（HRC 30–35）等。

四、热处理工艺

关键相变点：Ac1 755℃、Acm 850℃、Ms 300℃、Mf 85℃。

• 热加工/锻造：1100–850℃（部分规范 1050–850℃），锻后空冷至 700℃ 后砂冷，防止白点。100Cr6 对白点敏感、易脱碳，加热须用保护气氛。

• 正火：870–900℃ 空冷，消除网状碳化物与带状偏析；需细化晶粒度时可至 930–950℃。

• 球化退火（+AC）：770–800℃ 保温后以 10–20℃/h 缓冷至 600℃ 再空冷，硬度 ≤207 HBW（冷作后 +AC+C 可达 ≤241 HBW）。这是切削加工前必经状态。

• 等温退火（+I）：800℃ 快冷至 720℃ 等温后空冷，HB ≤210–220。

• 去应力退火（+SR）：600–650℃ 炉冷，粗加工后、最终热处理前进行，控制淬火变形。

• 淬火：小截面 800–830℃ 水冷（可得 66 HRC）；常规 830–870℃ 油淬（油温 40–60℃，得 64 HRC）；亦可用聚合物或 500–550℃ 盐浴分级。禁止随意水淬，极易开裂。

• 回火：150–180℃（规范 850–860℃ 油淬 +160℃×2 h，组织为回火马氏体）。温度—硬度对应关系：100℃→65 HRC、150℃→64、200℃→63、250℃→59、300℃→57、350℃→54、400℃→51、500℃→44。

• 下贝氏体等温淬火：855–875℃ 加热后 220–240℃ 硝盐浴等温 3–4 h，得 58–62 HRC，变形极小、强韧性配合好，适合大型轴承零件，必要时再 260℃ 回火 2.5 h。

• 奥氏体晶粒度控制：830℃→8–9 级，900℃→7 级，1000℃→4–5 级。过热会急剧粗化晶粒并增加残余奥氏体，显著降低韧性。轴承用钢通常有意保留 5%–15% 残余奥氏体，反而能延长滚动疲劳寿命。

疲劳极限约 900–1100 MPa（10⁷ 次），接触疲劳 L10 寿命 ≥1.2×10⁷ 次（4.2 GPa 接触应力），磨损率 ≤0.8 mg/m（ASTM G99），时效变形 ≤0.002 mm/100 mm（200℃/100 h）。

淬透性是选型硬约束：850℃ 油淬时，Ø20 mm 圆钢全截面可达 65 HRC；Ø30 mm 心部降至 58–59 HRC；Ø40 mm 心部仅 50–52 HRC。油淬临界直径 Dc 约 55 mm（心部 ≥62 HRC）。这就是大截面必须改用 100CrMnMo7-3、100CrMo7 或渗碳钢 18CrNiMo7-6 的原因。

六、物理性能（常温）

密度 7.81–7.83 g/cm³；弹性模量 190–210 GPa（纵向 210、切向 80）；剪切模量 80 GPa；体积模量 140 GPa；泊松比 0.27–0.30；热导率 33.0–46.6 W/(m·K)；比热容 460–475 J/(kg·K)；电阻率 0.19–0.22 μΩ·m；线膨胀系数 11.4–12.3×10⁻⁶/K（20–100℃）、13.8（20–300℃）、14.7（20–700℃）；熔点约 1424–1520℃；铁磁性，居里点约 750℃；热扩散率约 11.8 mm²/s。

七、应用领域

• 滚动轴承（主战场）：壁厚 ≤12 mm、外径 ≤250 mm 的套圈，直径 ≤50 mm 的钢球，直径 ≤22 mm 的圆锥/球面滚子，以及全部尺寸的滚针

• 汽车工业：轮毂轴承单元（可达 ABEC-7 精度）、变速箱齿轮销与轴、CV 等速万向节、转向系统轴承、涡轮增压器部件

• 风电与重载：主轴轴承、变桨轴承滚道（-40℃ 低温冲击达标）、起重机与挖掘机回转支承、轧机支承辊轴承

• 机床与精密仪器：电主轴轴承（M 系列球与套圈即用 100Cr6）、高精度主轴轴承（旋转精度 ≤0.5 μm）、滚珠丝杠支承轴承

• 通用机械：万向联轴器十字轴颈与滚针、液压柱塞与导向销、泵阀耐磨件、内燃机与电机车/拖拉机/钻探机/矿山机械传动轴上的钢球滚子轴套

• 工具与模具：量具、冷作模具、木工刀具、圆锯片与刀片（102Cr6 带钢）

八、材料优势与使用红线

优势：① 高而均匀的硬度与优异耐磨性；② 接触疲劳强度高，是高周次循环载荷的；③ 尺寸稳定性出色，热处理变形小；④ 球化退火态切削性良好（相对易切削钢 1212 约为 40%）；⑤ 合金含量低、成本可控，供应链成熟、多国标准互通；⑥ 可通过改型（提高纯净度、贝氏体化、热稳定化、碳氮共渗）精准适配不同工况。

必须注意的红线：① 不可焊接，100Cr6 明确不推荐焊接，预热与焊后热处理均不建议；② 对白点敏感、易脱碳，加热必须保护气氛；③ 有回火脆性倾向；④ 使用温度受限——基准型 ≤120℃，超温须选 -SO/-S1 或高氮钢 Cronidur 30；⑤ 大截面淬不透，超过临界直径必须换更高合号；⑥ 风电齿轮箱轴承的白蚀裂纹（WEC）失效与粗大"饼状"MnS 夹杂直接相关，对高可靠性场合应要求低硫、控夹杂形态甚至 ESR 电渣重熔料。