前蘇聯(lián)從60年代中期開始研究開發(fā)限制淬透性軸承鋼，并采用整體感應(yīng)穿透加熱，強(qiáng)水流的冷卻工藝，使ⅢХ4鋼表面獲得了具有一定深度的硬化層，心部得到非馬氏體組織，具有表面硬度高、心部硬度低、沖擊韌性高的優(yōu)點(diǎn)，而且表面呈壓應(yīng)力狀態(tài)。這種材料應(yīng)用在鐵路客車軸承、鐵路貨車軸承以及部分軋機(jī)軸承上獲得了良好的使用效果。

我國(guó)研究ⅢХ4鋼（GCr4）起步較晚，1993年被列入機(jī)械工業(yè)部技術(shù)發(fā)展基金項(xiàng)目。由洛陽軸承研究所牽頭從1994～1997年對(duì)GCr4鋼進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究，其中對(duì)GCr4鋼與GCr15鋼接觸疲勞壽命進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明：GCr4鋼的額定壽命較GCr15提高了26％，中值壽命提高了 19％。但是缺少GCr4鋼與G20CrNi2Mo鋼、G20Cr2Ni4鋼接觸疲勞壽命的對(duì)比試驗(yàn)，為此進(jìn)行了GCr4鋼與G20CrNi2Mo、G20Cr2Ni4兩種滲碳鋼接觸疲勞壽命的對(duì)比試驗(yàn)，以便為今后推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 試樣的加工和熱處理

1.1 試驗(yàn)材料

GCr4鋼用上海五鋼真空脫氣?100mm棒料鍛拔成?70mm。G20CrNi2Mo采用撫順鋼廠?80mm真空脫氣鋼。G20Cr2Ni4采用撫順鋼廠?65mm電渣重熔鋼。 

1.2 ***終熱處理

G20Cr2Ni4隨大型套圈一起在RJJ—180爐內(nèi)經(jīng)940℃滲碳、880℃一次淬火、650℃高溫回火，810℃二次淬火、160℃回火。

G20CrN2iMo隨197726套圈一起在滲碳聯(lián)線上進(jìn)行滲碳，滲碳溫度為935 ℃，爐內(nèi)冷卻至870℃一次淬火，隨后清洗再經(jīng)200℃回火。二次淬火是在RJGD—200爐內(nèi)進(jìn)行，淬火溫度為800℃，再經(jīng)160℃回火。

GCr4鋼是在中溫鹽爐內(nèi)加熱至850℃淬水，再經(jīng)200℃回火。

1.3 試樣的精加工

試樣由退火棒料直接車制而成，經(jīng)***終熱處理后，進(jìn)行精加工。 

1.4 試樣的質(zhì)量檢測(cè)

試樣的表面粗糙度Ra、平行差、表面硬度、溝道面硬化層深度（以50HRC為界）和心部硬度列于表1。

GCr4淬火組織按JB1255—91標(biāo)準(zhǔn)可評(píng)3級(jí)，但個(gè)別碳化物粗大。G20CrNi2Mo淬火組織按JB／T8881—1999評(píng)定可評(píng)3級(jí)。G20Cr2Ni4淬火組織按JB／T8882—1999評(píng)1～2級(jí)。

2 接觸疲勞試驗(yàn)

接觸疲勞試驗(yàn)是在瓦軸的3臺(tái)TLP接觸疲勞試驗(yàn)機(jī)上交叉進(jìn)行。

2.1 試驗(yàn)條件

（1）試驗(yàn)轉(zhuǎn)數(shù)2016r/min。 

（2）鋼球數(shù)20粒。 

（3）試驗(yàn)載荷8879kN。

（4）接觸應(yīng)力4116MPa。 

（5）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)20160次／min。

（6）試樣尺寸?60mm×?20mm×20mm。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果見表2，對(duì)表2數(shù)據(jù)用***佳線性不變估計(jì)法處理，其結(jié)果列入表3。根據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果作出韋布爾分布曲線（圖1）。

從表3和韋布爾分布曲線可以看出。在本文所述的試驗(yàn)條件下，三種材料的L_10t壽命相當(dāng)。　　

GCr4的特征壽命較兩種滲碳鋼略低，GCr4的斜率***大，兩種滲碳鋼的斜率略小，但他們的差距很小，可以認(rèn)為他們的斜率基本相當(dāng)。另外從韋布爾分布曲線也可以看出他們中值壽命L₅₀無太大差異。

綜合而論，這三種材料的接觸疲勞壽命基本相當(dāng)。單從接觸疲勞壽命的試驗(yàn)結(jié)果來看，GCr4鋼可以代替G20CrNi2Mo和G20Cr2Ni4鋼生產(chǎn)部分軋機(jī)軸承和其他耐沖擊載荷的軸承。能否大量應(yīng)用，還有待實(shí)踐證明。