高能电脉冲处理对GCr15轴承钢组织和性能的影响

尹青; 刘佳俊; 史智越; 秦晋; 王睿; 王辉; 曹文全; 闫志杰

doi:10.20057/j.1003-8620.N250599

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

高能电脉冲处理对GCr15轴承钢组织和性能的影响

形变与相变 | 更新时间：2026-03-03

- 高能电脉冲处理对GCr15轴承钢组织和性能的影响
- Effect of High-Energy Electrical Pulse Treatment on the Microstructure and Properties of GCr15 Bearing Steel
- 特殊钢 2026年47卷第2期页码：129-133
- 作者机构：
  
  1.江阴兴澄特种钢铁有限公司，江阴 214429
  2.中北大学材料科学与工程学院，太原 030051
  3.特殊环境先进金属材料山西省重点实验室，太原 030051
  4.钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院，北京 100081
- 作者简介：
  
  尹青（1984—），男，博士； E-mail ： yinqing@citicsteel.com
  闫志杰（1974—），男，博士生导师，教授； E-mail ： zjyan@nuc.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划(2023YFB3712704);国家自然科学基金(52474367);吕梁市校地合作重点研发专项(2024XDHZ01);山西省高等学校科技创新项目(2025Q022);山西省基础研究计划-青年科学研究资助项目(202403021212111)
- DOI：10.20057/j.1003-8620.N250599
  中图分类号： TG142.1
- 收稿：2025-12-17，
  
  修回：2025-12-29，
  
  录用：2025-12-31，
  
  纸质出版：2026-03-30
- 稿件说明：
移动端阅览
尹青,刘佳俊,史智越等.高能电脉冲处理对GCr15轴承钢组织和性能的影响[J].特殊钢,2026,47(02):129-133.

Yin Qing,Liu Jiajun,Shi Zhiyue,et al.Effect of High-Energy Electrical Pulse Treatment on the Microstructure and Properties of GCr15 Bearing Steel[J].Special Steel,2026,47(02):129-133.
尹青,刘佳俊,史智越等.高能电脉冲处理对GCr15轴承钢组织和性能的影响[J].特殊钢,2026,47(02):129-133. DOI： 10.20057/j.1003-8620.N250599.

Yin Qing,Liu Jiajun,Shi Zhiyue,et al.Effect of High-Energy Electrical Pulse Treatment on the Microstructure and Properties of GCr15 Bearing Steel[J].Special Steel,2026,47(02):129-133. DOI： 10.20057/j.1003-8620.N250599.

摘要

GCr15轴承钢凭借其高强度、高硬度的性能特点，成为轴承构件中用量最大、应用最广的材料，高效便捷制备细质化、均质化的基体组织一直是GCr15轴承钢研发热点。采用高频高能电脉冲技术代替传统固溶工艺对GCr15轴承钢进行闪速奥氏体化，随后油冷，对处理后的力学性能、微观组织结构进行表征分析。结果表明，电脉冲电流产生的焦耳热和电子风效应的综合作用导致材料的快速奥氏体转变和碳化物溶解；经“电压50 V-频率500 Hz-脉宽50 μs”电脉冲奥氏体化处理300 s，试样硬度为62.3 HRC、抗拉强度为2 356 MPa、伸长率2.5%，力学性能均优于传统热处理工艺；试样平均碳化物尺寸为0.46 μm，基体组织呈现均匀、细小、弥散分布。研究结果为新型轴承钢热处理工艺制定及组织调控提供了实验与理论基础。

Abstract

GCr15 bearing steel is the most widely used material for bearing components due to its high strength and hardness. The efficient and convenient preparation of refined and homogenized matrix microstructures has always been a research hotspot for GCr15 bearing steel. In this study， a high-frequency， high-energy electrical pulse technology was used instead of the traditional solid solution process to achieve flash austenitization of GCr15 bearing steel， followed by oil cooling. The mechanical properties and microstructure were characterized and analyzed. The results show that the combined effect of Joule heating and the electron wind effect generated by the electrical pulse current leads to the rapid austenite transformation and carbide dissolution of the material. The hardness， tensile strength and elongation of the sample were 62.3 HRC， 2 356 MPa and 2.5% after the electric pulse heat austenitizing treatment of "voltage 50V - frequency 500Hz - pulse width 50 μs" for 300 seconds. These mechanical properties are superior to those achieved by the conventional heat treatment process. The average carbide size of the samples is 0.46 μm， and the matrix microstructure is uniform， fine， and dispersedly distributed. The research provides an experimental and theoretical basis for the development of new heat treatment processes and microstructure control for bearing steels.

关键词

Keywords

references

王坤，胡锋，周雯，等 . 轴承钢研究现状及发展趋势［J］. 中国冶金， 2020 ， 30 （ 9 ）： 119 - 128 .

周冠霖，阿达依·谢尔亚孜旦，尚中昇，等 . GCr15轴承钢电化学加工钝化膜特性研究［J］. 热加工工艺， 2025 ， 54 （ 22 ）： 39 - 44 .

丰涵，包汉生，厉勇，等 . 我国先进特殊钢材料技术与应用进展［J］. 特殊钢， 2025 ， 46 （ 6 ）： 8 - 23 .

曹文全，俞峰，王存宇，等 . 高端装备用轴承钢冶金质量性能现状及未来发展方向［J］. 特殊钢， 2021 ， 42 （ 1 ）： 1 - 10 .

尹青，曹文全，吴小林，等 . 高洁净轴承钢GCr15滚动接触疲劳机制研究［J］. 特殊钢， 2023 ， 44 （ 5 ）： 113 - 120 .

姜周华，董艳伍，刘福斌，等 . 我国特种冶金产品、技术和装备的最新进展与展望［J］. 特殊钢， 2024 ， 45 （ 4 ）： 1 - 12 .

Shi Z Y ， Wang H ， Gao Y H ， et al . Improve fatigue and mechanical properties of high carbon bearing steel by a new double vacuum melting route ［J］. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures ， 2022 ， 45 （ 7 ）： 1995 - 2009 .

Cao Z X ， Shi Z Y ， Liang B ， et al . Melting route effects on the rotatory bending fatigue and rolling contact fatigue properties of high carbon bearing steel SAE52100 ［J］. International Journal of Fatigue ， 2020 ， 140 ： 105854 .

班佳乐，史智越，俞峰，等 . GCr15轴承钢双淬火对组织性能影响［J］. 钢铁， 2022 ， 57 （ 9 ）： 114 - 122 .

江涛，陈君豪 . GCr15轴承钢晶粒和碳化物细化工艺的研究［J］. 轴承， 1985 ，（ 5 ）： 22 - 29+63 .

Cao Z X ， Liu T Q ， Yu F ， et al . Carburization induced extra-long rolling contact fatigue life of high carbon bearing steel ［J］. International Journal of Fatigue ， 2020 ， 131 ： 105351 .

梁桃云，朱华明，严红革，等 . Nb+V复合微合金化对GCr15钢微观组织和力学性能的影响［J］. 材料热处理学报， 2025 ， 46 （ 1 ）： 114 - 123 .

廖劲成，宋佳敏，杨弋涛 . 淬火和回火温度对铌氮微合金化GCr15高碳铬轴承钢组织及性能的影响［J］. 机械工程材料， 2025 ， 49 （ 8 ）： 33 - 39 .

孙伟，张玲，王云广 . 轴承行业热处理节能和环保技术的现状与展望［J］. 金属加工（热加工）， 2016 ，（ S2 ）： 26 - 28 .

Zhang M K ， Ren L ， Huang X S ， et al . Differential regulation of primary carbides in high carbon bearing steel using pulsed current to improve corrosion resistance ［J］. Journal of Materials Research and Technology ， 2025 ， 35 ： 6763 – 6777 .

许尚峰，张元波，姜雁斌，等 . 电脉冲处理提升退火态Ti-6Al-4V合金塑性［J］. 中国有色金属学报， 2025 ， 35 （ 9 ）： 2938 - 2952 .

阴湛清，张天宇，刘明洋，等 . GCr15轴承钢碳化物带对力学性能的影响［J］. 特殊钢， 2025 ， 46 （ 6 ）： 112 - 121 .

史智越，徐海峰，许达，等 . 采用ASPEX和旋弯疲劳法表征GCr15轴承钢夹杂物［J］. 钢铁， 2019 ， 54 （ 4 ）： 55 - 62 .

史智越，徐海峰，许达，等 . 冶金工艺对GCr15高周旋转弯曲疲劳性能的影响［J］. 钢铁， 2018 ， 53 （ 11 ）： 85 - 92 .

张　伟，隋曼龄，周亦胄，等 . 高密度电脉冲下材料微观结构的演变［J］. 金属学报， 2003 ， 39 （ 10 ）： 1009 - 1018 .

Gao L L ， Liu J X ， Cheng X W ， et al . Effects of short time electric pulse heat treatment on microstructures and mechanical properties of hot-rolled Ti-6Al-4V alloy ［J］. Materials Science and Engineering： A ， 2014 ， 618 ： 104 - 111 ..

Fard R A ， Kazeminezhad M . Effect of electropulsing on microstructure and hardness of cold-rolled low carbon steel ［J］. Journal of Materials Research and Technology ， 2019 ， 8 （ 3 ）： 3114 - 3125 .

Conrad H ， Karam N ， Mannan S . Effect of electric current pulses on the recrystallization of copper ［J］. Scripta Metallurgica ， 1983 ， 17 （ 3 ）： 411 - 416 ..

浏览量

下载量

CSCD

CNKI被引量

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

高温回火对高氮马氏体不锈轴承钢微观组织与力学性能的影响

新型经济型矿用链钢力学与腐蚀性能分析

热处理制度对0.37C-0.6Mn-0.82Cr钢力学性能和微观组织的影响

锻造工艺对Fe10Cr10Co软磁合金组织及性能的影响