丝杠和导轨用中碳合金钢与GCr15钢的淬透性和耐磨性

doi:10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.005

金属热处理 ›› 2025, Vol. 50 ›› Issue (12): 29-33.DOI: 10.13251/j.issn.0254-6051.2025.12.005

丝杠和导轨用中碳合金钢与GCr15钢的淬透性和耐磨性

李檀¹, 那艳会², 冯桂萍³, 王存宇¹

1.钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院, 北京 100081;
2.通用技术集团大连机床集团有限责任公司技术中心, 辽宁大连 116100;
3.抚顺特殊钢股份有限公司技术中心, 辽宁抚顺 610073

收稿日期:2025-07-30 修回日期:2025-10-27 发布日期:2026-01-06
通讯作者: 王存宇,正高级工程师,博士,E-mail: wang_cunyu@126.com
作者简介:李檀(2000—),女,硕士研究生,主要研究方向为轴承钢耐磨性,E-mail: litan3@outlook.com。
基金资助:
中国钢研重点项目(集23T61320);工信部重点项目(2023ZY02015)

Hardenability and wear resistance of medium carbon alloy steel and GCr15 steel for lead screws and guide rails

Li Tan¹, Na Yanhui², Feng Guiping³, Wang Cunyu¹

1. Research Institute of Special Steel, Central Iron & Steel Research Institute Co., Ltd., Beijing 100081, China;
2. Technical Center, General Technology Group Dalian Machine Tool Co., Ltd., Dalian Liaoning 116100, China;
3. Technical Center, Fushun Special Steel Co., Ltd., Fushun Liaoning 610073, China

Received:2025-07-30 Revised:2025-10-27 Published:2026-01-06

摘要/Abstract

摘要： 采用端淬试验机和OAT-U-HT2环块磨损试验机对比研究了丝杠和导轨用GCr15、50CrMo和55MnCr钢的淬透性和耐磨性。结果表明,GCr15钢末端淬火硬度最高而淬硬层深度最小,50CrMo末端淬火硬度最小而淬硬层深度最大,55MnCr钢介于两者之间。相对较高含C量使GCr15钢具有最高的淬火硬度,而相对较高的Cr、Mo合金元素使50CrMo钢具有最高的淬硬层深度。环块磨损条件下,GCr15钢的微观组织(马氏体基体+碳化物)使其耐磨性最好,磨损体积约为50CrMo钢的60%;虽然50CrMo钢和55MnCr钢的微观组织都为板条马氏体与片状马氏体的混合组织,但55MnCr钢的C含量相对较高,其磨损质量损失略低于50CrMo钢。若需要高淬硬层深度适合采用50CrMo钢,若需要获得高硬度和高耐磨性适合采用GCr15钢。

关键词: 丝杠用钢, 导轨用钢, 微观组织, 耐磨性, 淬透性

Abstract: Hardenability and wear resistance of GCr15, 50CrMo, and 55MnCr steels for lead screws and guide rails were comparatively studied by using Jominy end-quenching testing machine and OAT-U-HT2 ring block wear testing machine. The research results show that the GCr15 steel has the highest hardness after end quenching but the smallest hardened layer depth, the 50CrMo has the lowest hardness after end quenching but the largest hardened layer depth, and the 55MnCr steel lies between the two. The relatively high C content gives the GCr15 steel the highest quenching hardness, while the relatively high Cr and Mo alloy element gives the 50CrMo steel the highest quenching depth. Under ring-block wear conditions, the microstructure of the GCr15 steel (martensitic matrix + carbides) makes the lead screw has the best wear resistance, with a wear volume approximately 60% of the 50CrMo steel. Although the microstructure of the 50CrMo and 55MnCr steel is a mixture of lath martensite and lamellar martensite, the relatively high C content makes the wear mass loss of the 55MnCr steel slightly lower than that of the 50CrMo steel. To achieve high quenching depth, the 50CrMo steel is suitable, while the GCr15 steel is suitable for high hardness and wear resistance.

Key words: steels for lead screw, steels for guide rail, microstructure, wear resistance, hardenability

中图分类号:

TF762+.3

李檀, 那艳会, 冯桂萍, 王存宇. 丝杠和导轨用中碳合金钢与GCr15钢的淬透性和耐磨性[J]. 金属热处理, 2025, 50(12): 29-33.

Li Tan, Na Yanhui, Feng Guiping, Wang Cunyu. Hardenability and wear resistance of medium carbon alloy steel and GCr15 steel for lead screws and guide rails[J]. Heat Treatment of Metals, 2025, 50(12): 29-33.

参考文献

[1]吴元徽. 浅谈直线滚动导轨的选材与热处理工艺[J]. 热处理技术与装备, 2018, 39(6): 6-8.
Wu Yuanhui. A brief discussion on the material selection and heat treatment process of linear rolling guides[J]. Heat Treatment Technology and Equipment, 2018, 39(6): 6-8.
[2]魏德耀. 滚珠丝杠副及其热处理[J]. 金属加工: 热加工, 2008(19): 22-24.
[3]吴元徽. 滚珠丝杠表面感应淬火的质量控制[J]. 金属热处理, 2011, 36(1): 120-121.
Wu Yuanhui. Quality control of surface inductive quenching for ball screw[J]. Heat Treatment of Metals, 2011, 36(1): 120-121.
[4]王倩, 李辉平, 李保民, 等.55CrMo钢热物性参数的测定[J]. 理化检测(物理分册), 2012, 48(2): 109-111.
Wang Qian, Li Huiping, Li Baomin, et al. Determination of thermal physical Parameters of 55CrMo Steel[J]. Physical Testing and Chemical Analysis(Part A: Physical Testing), 2012, 48(2): 109-111.
[5]闫野, 王倩, 李波, 等. 55钢与S55C钢丝杠光杆感应加热淬火比较[J]. 金属热处理, 2014, 39(4): 37-40.
Yan Ye, Wang Qian, Li Bo, et al. Comparision of induction hardened 55 steel and S55C steel screw polished rods[J]. Heat Treatment of Metals, 2014, 39(4): 37-40.
[6]刘海娟. 55CrMo钢感应淬火过程的相变特性与性能研究[D]. 青岛: 山东科技大学, 2018.
[7]钟顺思, 王昌. 轴承钢[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2000.
[8]章守华. 合金钢[M]. 北京: 冶金工业出版社, 1981.
[9]徐祖耀. 马氏体相变与马氏体[M]. 北京: 科学出版社, 1999.
[10]袁影, 钱坤, 昝祥, 等. 不同淬火加热温度对GCr15钢球显微组织及硬度的影响[J]. 热加工工艺, 2024, 53(15): 83-88, 93.
Yuan Ying, Qian Kun, Zan Xiang, et al. Effect of different quenching heating temperatures on microstructure and hardness of GCr15 steel balls[J]. Hot Working Technology, 2024, 53(15): 83-88, 93.
[11]张同俊, 胡镇华, 沈关学. 50CrMo钢和70CrNiMoV钢的奥氏体转变图测定和热处理工艺性能研究[J]. 金属热处理, 1992, 17(3): 12-16.
Zhang Tongjun, Hu Zhenhua, Shen Guanxue.The transformation diagram of supercooled austenite and the technological properties of heat treatment of 50CrMo and 70CrNiMoV steels[J]. Heat Treatment of Metals, 1992, 17(3): 12-16.
[12]张同俊, 胡镇华, 沈关学. 50CrMo和70CrNiMoV钢的组织与强韧性[J]. 兵器材料科学与工程, 1993,16(6): 18-24.
Zhang Tongjun, Hu Zhenhua, Shen Guanxue. Microstructure & strength-toughness of 50CrMo steel & 70CrNiMoV steel[J]. Ordnance Materials Science and Engineering, 1993,16(6): 18-24.

[1]	田育金, 杨胶溪, 高枫, 王高生, 刘琦, 李怀学. 激光等离子复合喷涂NiCr-Cr₃C₂涂层的组织与性能[J]. 金属热处理, 2025, 50(9): 1-6.
[2]	吉效科, 毛勇, 李茂, 张丛笑, 见飞龙, 庄磊, 王玮晨, 刘二勇. 不锈钢熔覆层的微观组织和腐蚀磨损性能[J]. 金属热处理, 2025, 50(9): 92-98.
[3]	刘浩楠, 徐东, 史胡生, 杨风国, 张晓洋, 郑冰. 奥氏体化温度对含硼钢淬透性的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(9): 140-145.
[4]	王天琪, 柴希阳, 罗小兵, 师仲然. 控轧控冷工艺对ULCB钢组织与性能的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(9): 146-150.
[5]	张海东, 闫献国, 向瑾, 李晋峰, 高丽梅. 深冷处理对40CrNiMo钢组织与性能的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(9): 175-180.
[6]	付世强, 张江, 廖斌, 蒋桂. 冷轧及退火工艺对新能源电池用铝塑膜箔组织与性能的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(9): 181-190.
[7]	谢明强, 魏珏, 汪辉, 文灿, 王强, 甘倩容, 代燕芹, 陈玻. QPQ盐浴复合处理对5CrMnMo热锻模具钢组织与性能的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(9): 228-232.
[8]	李根, 刘俊, 唐正焮, 贾雷, 何西扣. Ce-Y复合添加对T91耐热钢组织与力学性能的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(9): 250-256.
[9]	周虎, 程战, 李谈, 李宁波, 李日榜, 王冰, 龙伟民, 关常勇. Y₂O₃对H13钢表面激光熔覆Stellite6熔覆层组织与性能的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(9): 257-263.
[10]	覃信茂, 钟丽琼, 杜玮, 赖伟基, 易艳良. RE变质处理对钨钼系高速钢组织与性能的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(9): 271-277.
[11]	朱帅康, 暴嘉宁, 冯毅, 赵鑫, 蔡志辉. Fe-11Mn-2Al-2Si中锰钢的动态变形行为[J]. 金属热处理, 2025, 50(8): 30-34.
[12]	王冰, 孙瀚, 程战, 吴元科, 钟素娟, 龙伟民, 关常勇. 激光功率对18CrNiMo渗碳钢淬火层组织与性能的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(8): 103-109.
[13]	高超, 王旭, 蒋宏利, 王东梅, 岑耀东, 陈林. 回火温度对U20Mn贝氏体轨钢耐磨性的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(8): 118-126.
[14]	费海洋, 邹乾坤, 杨永, 宋孟, 李天瑞. 冷轧压下率对Hastelloy C-276合金组织与力学性能的影响[J]. 金属热处理, 2025, 50(8): 150-156.
[15]	刘文月, 李天怡, 巩俐, 任毅, 杨博威, 安涛. Inconel 625合金组织与性能的模拟计算与高通量试验[J]. 金属热处理, 2025, 50(8): 169-176.

丝杠和导轨用中碳合金钢与GCr15钢的淬透性和耐磨性

Hardenability and wear resistance of medium carbon alloy steel and GCr15 steel for lead screws and guide rails

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