Analysis of Metallurgical Quality and Contact Fatigue Life of Vacuum-Degassed Continuously Cast G20CrNi2Mo Steel

Wang Chunyang; Yin Qing; Yu Feng; Liu Jigang; Hua Liukai; Cao Wenquan

doi:10.20057/j.1003-8620.N260081

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Analysis of Metallurgical Quality and Contact Fatigue Life of Vacuum-Degassed Continuously Cast G20CrNi2Mo Steel

Application and Service | 更新时间：2026-07-14

- Analysis of Metallurgical Quality and Contact Fatigue Life of Vacuum-Degassed Continuously Cast G20CrNi2Mo Steel
- Special Steel Vol. 47, Issue 4, Pages: 137-144(2026)
- 作者机构：
  
  1.钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院，北京 100081
  2.先进特殊钢全国重点实验室，北京 100081
  3.江阴兴澄特种钢铁有限公司，江阴 214429
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20057/j.1003-8620.N260081
  CLC： TG142.1
- Received：04 June 2026，
  
  Revised：2026-06-23，
  
  Accepted：23 June 2026，
  
  Published：30 July 2026
- 稿件说明：
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王春阳,尹青,俞峰等.真空脱气连铸G20CrNi2Mo钢的冶金质量与接触疲劳寿命分析[J].特殊钢,2026,47(04):137-144.

Wang Chunyang,Yin Qing,Yu Feng,et al.Analysis of Metallurgical Quality and Contact Fatigue Life of Vacuum-Degassed Continuously Cast G20CrNi2Mo Steel[J].Special Steel,2026,47(04):137-144.
王春阳,尹青,俞峰等.真空脱气连铸G20CrNi2Mo钢的冶金质量与接触疲劳寿命分析[J].特殊钢,2026,47(04):137-144. DOI：.

Wang Chunyang,Yin Qing,Yu Feng,et al.Analysis of Metallurgical Quality and Contact Fatigue Life of Vacuum-Degassed Continuously Cast G20CrNi2Mo Steel[J].Special Steel,2026,47(04):137-144. DOI：.

摘要

G20CrNi2Mo钢经渗碳和淬回火热处理后具有表

面高硬度、高耐磨及心部高韧性的特性，常应用于铁路货车轴承等高载荷、高冲击、高耐磨工况，对材料的冶金质量与接触疲劳寿命提出了极高的要求。本研究针对真空脱气+连铸工艺生产的

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60 mm的G20CrNi2Mo钢棒，开展冶金质量评价与接触疲劳寿命分析。结果表明，真空脱气连铸G20CrNi2Mo钢的成分控制合理，C、Cr、Ni、Mo等关键元素的统计均匀度均高于97%，保证了组织与硬度的一致性；钢中

［O］为0.000 6%，Al系夹杂物＞5 μm的比例小于10%；钢材的一般疏松、中心疏松及锭型偏析均为0.5级，未发现其他低倍缺陷。非金属夹杂物级别和低倍组织均符合GB/T 3203—2016高级优质钢的合格级别。钢材渗碳热处理后形成了合理的硬度梯度与硬化层，淬透性良好。冶金质量的控制优良使得钢材获得超高接触疲劳寿命与稳定性。采用威布尔分布处理钢材接触疲劳试验的数据得到，真空脱气连铸钢的额定疲劳寿命

为7.97×10

次，中值寿命

为1.33×10

次，斜率参数

为3.67。

Abstract

G20CrNi2Mo steel exhibits high surface hardness， excellent wear resistance and superior core toughness after carburizing， quenching and tempering. It is widely used for railway freight car bearings， large rolling mill components and other parts serving under heavy load， severe impact and intense abrasive wear conditions， which impose extremely stringent requirements on the metallurgical quality and contact fatigue life of the material. This study conducts the metallurgical quality evaluation and contact fatigue life analysis on

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60 mm G20CrNi2Mo steel bars produced via vacuum degassing combined with continuous casting. The results show that the vacuum-degassed continuously cast G20CrNi2Mo steel exhibits reasonable composition control， with statistical uniformity exceeding 97% for key elements such as C， Cr， Ni， and Mo， ensuring consistency in microstructure and hardness. The oxygen content in the steel is 0.000 6%， and the proportion of Al-based inclusions larger than 5 μm is less than 10%. The general porosity， center porosity， and ingot-type segregation are all rated as grade 0.5， with no other macrostructure defects observed. Both the non-metallic inclusion ratings and the macrostructure meet the qualification requirements for high-quality premium steel specified in GB/T 3203—2016. After carburizing heat treatment， the steel develops a proper hardness gradient and hardened layer， demonstrating good hardenability. The excellent metallurgical quality control enables the steel to achieve ultra-high contact fatigue life and stability. The contact fatigue life test data were analyzed using the Weibull distribution， the rated fatigue life

of the steel is 7.97×10

cycles， the median life

is 1.33×10

cycles， and the slope parameter

is 3.67.

关键词

Keywords

references

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