ASTM A295/A295M（高碳抗摩擦轴承钢）

ASTM E50100 全面材料资料

一、牌号定位与标准

E50100（AISI/SAE 50100，UNS G50986）
属于高碳低铬抗摩擦轴承钢。牌号解读：前缀 "E"
表示电炉冶炼（Electric Furnace），是历史上对高纯净度轴承钢的标识；"50"
表示铬含量约 0.50%，"100"

表示碳含量约 1.00%。它与 51100（Cr≈1.0%）、52100（Cr≈1.45%）共同构成 SAE 50100/51100/52100 轴承钢系列。

主要执行标准：ASTM A295/A295M（高碳抗摩擦轴承钢）、ASTM A29/A29M（热轧碳素钢与合金钢棒材一般要求）、ASTM A322、ASTM A519（机械用无缝碳钢与合金钢管）、ASTM A711、SAE J404/J412/J1249/J1268、AMS 6442。淬透性受控变体写作E50100H（ASTM A304）。

国际对照：中国 GBGCr6（ISC B00060）、德国 DIN100Cr2 / 105Cr2（W-Nr. 1.3501）、法国 NF100C2（100C3）、俄罗斯 GOSTЩХ6（ШХ6）、瑞典 SKFSKF9、ISO 683-17。

⚠️ 采购警示：网上大量资料把 E50100 与GCr15/100Cr6/SUJ2（52100）
混为一谈，甚至给出 Cr 1.30~1.60% 的错误成分。E50100 的铬仅0.40~0.60%，请务必同时写明标准号与全成分，避免错料。

二、化学成分分析（质量分数 %）

元素

ASTM/AISI E50100

DIN 100Cr2

冶金作用

C

0.98~1.10

0.90~1.05

形成足量碳化物，淬火后获得高硬度马氏体

Cr

0.40~0.60

0.40~0.60

提高淬透性、细化碳化物、改善接触疲劳寿命

Mn

0.25~0.45

0.25~0.45

提淬透性、脱氧、改善热加工塑性

Si

0.15~0.35

0.15~0.35

脱氧、固溶强化、提高弹性极限

P

≤0.025

≤0.030

杂质严控（真空/电渣重熔时 ≤0.015）

S

≤0.025

≤0.025

杂质严控（真空/电渣重熔时 ≤0.015）

Ni / Cu

≤0.25~0.30 残余

≤0.30

残余元素限制

Fe

余量（约 97.5~98.2）

余量

基体

冶炼普遍采用EAF + LF/VD 真空精炼，高端用途推荐电渣重熔（ESR）或真空自耗（VAR）——因为该钢对白点（氢致裂纹）敏感，且非金属夹杂物含量与分布直接决定滚动接触疲劳寿命。

三、供应形式

• 圆钢/棒材（主导形态）：热轧棒、锻制棒、冷拉精棒、剥皮棒、磨光棒，Φ0.5~800 mm（主流 Φ6~300 mm），长度 0.5~12 m 或定尺。
• 线材/盘条：热轧盘条 Φ5.5~25 mm 成卷；冷拉钢丝 Φ0.5~15 mm，是滚针、滚子、钢球的直接原料（球化退火或冷拉态交货）。
• 板材/带材：热轧与锻打钢板、冷轧薄板与精密钢带，厚度 0.5~80 mm，宽度可达 3 m；亦有冷轧箔片用于精密元件。
• 锻件：环件、套圈毛坯、阶梯轴、模块、法兰、管坯，按图定制；可粗加工或探伤交货。
• 管材：无缝管 OD 6~530 mm、壁厚 0.5~50 mm（ASTM A519 体系）。
• 交货状态：以球化退火态为主（硬度 ≤207 HBW），也可提供冷拉态（≤241 HBW）、正火态、淬火+回火态；表面黑皮、剥皮、车光、磨光、抛光。

四、热处理工艺

临界点（近似值）：Ac1 ≈ 727℃、Accm ≈ 760℃、Ms ≈ 192℃。

1. 锻造/热加工：加热 1050~1100℃（GCr6 资料建议 800~900℃ 终轧/终锻，过高易生粗大网状碳化物、过低易裂），终锻温度不低于 850℃，锻后必须缓冷并退火，防白点。
2. 球化退火（必做）：790~810℃ 加热，炉冷至 650℃ 后空冷 →HB 170~207；或 790~810℃ 加热后于710~720℃ 等温 4~6 h，炉冷至 500~600℃ 出炉 → HB 207~229。这是获得良好切削加工性与淬火预备组织的关键，须防脱碳。
3. 正火：900~920℃（部分规范 900~950℃）空冷 → HB 270~390，用于细化组织、消除网状碳化物。
4. 高温回火/去应力：650~700℃ 空冷 → HB 229~285。
5. 淬火（奥氏体化）810~860℃（常用 830~860℃）油淬；因铬含量低、淬透性较浅，小截面亦可用 780~815℃ 水淬/盐水淬以获得外硬内韧的浅淬硬结构。油中临界淬透直径仅约 5~20 mm。
6. 回火（淬火后立即进行）150~180℃ 低温回火 2~5 h 空冷
   HRC 58~65。回火温度超过 250℃ 硬度显著下降。
7. 精密件稳定化处理：淬火后进行-60~-80℃ 深冷处理，再于 120~160℃ 长时稳定化处理，减少残余奥氏体、保证尺寸稳定。
8. 表面强化：碳氮共渗 820~830℃、1.5~3 h 后油淬 + 深冷 + 150~160℃ 回火，硬度可达 HRC ≈62~65。

五、机械性能

状态

硬度

抗拉强度

屈服强度

延伸率

球化退火

≤207 HB（179~229 HB）

约 600~750 MPa

约 380~450 MPa

约 14~20%

淬火+低温回火

HRC 58~65（典型 60~64）

约 2000~2400 MPa（全硬态）

约 1500~1900 MPa

<5%（全硬态）

调质/表面硬化

HRC 55~58

心部 ≥1400 MPa

≥1100 MPa

韧性改善

其他：冲击吸收能量全硬态较低（贝氏体等温淬火可提升至 ≥10 J，但硬度降至 HRC 55~58）；接触疲劳强度高（核心指标）；旋转弯曲疲劳强度优异；切削加工性约 40%（以 AISI 1212 为 100%）。

六、物理性能

• 密度7.81~7.85 g/cm³
• 弹性模量205~212 GPa（20℃；-100℃ 时 217 GPa，600℃ 降至 164 GPa）；剪切模量 80~81 GPa；体积模量约 160 GPa
• 泊松比0.28~0.29
• 导热系数约 39.6~46.6 W/(m·K)（20℃ 约 39.6，100℃ 约 41.6）
• 比热容约 461~475 J/(kg·K)（20℃）
• 线膨胀系数约 11.5×10⁻⁶/K（20~100℃），600℃ 时约 14.4×10⁻⁶/K
• 电阻率约 0.219~0.263 μΩ·m；熔点约 1289~1478℃；最高服役温度约 500℃（轴承常规使用 ≤120~150℃）；铁磁性

七、应用领域

• 滚动轴承元件：小直径钢球（Φ13.5~25.4 mm）、圆锥滚子（Φ10.3~18.5 mm）、圆柱滚子（Φ9.4~17.2 mm）、球面滚子（Φ9.2~17.1 mm）、滚针（≤10 mm 厚度件最典型），以及小型套圈。
• 汽车与机械：等速万向节零件、燃油泵轴、活塞销、高磨损销轴、标准件。
• 量具与刃具：样板、卡板、样套、量规、块规、环规、螺纹塞规、样柱——GCr6/E50100 在量具领域的应用最为经典
• 冷作模具：拉丝模、冷镦模、冲模、中等载荷形状较复杂的冷作模具。
• 其他：低速切削不太硬材料的刀具、机床主轴、滚珠丝杠滚珠、导柱导套、耐磨衬板、纺织机械针板、仪表与精密机械耐磨件。

八、材料优势与局限

优势：① 高碳 + 适量铬，淬火低温回火后硬度 HRC 58~65，耐磨性明显高于碳素工具钢；②接触疲劳强度与弹性极限高，尺寸稳定性好；③ 球化退火后切削加工性良好，冷变形塑性中等；④浅淬硬特性反成优势——低铬带来"外硬内韧"结构，心部保持韧性索氏体，抗冲击不易碎；⑤ 合金元素少、成本低，价格优于 52100；⑥ 全球标准成熟、供应链充足。

局限：①淬透性低（油中临界直径仅 5~20 mm），大截面零件应选 52100/GCr15；②焊接性极差，一般不焊接；③对白点敏感，冶炼与锻后冷却须严格控制氢；④ 有第一类回火脆性倾向；⑤ 全硬态韧性低、延伸率 <5%；⑥ 耐蚀性有限，腐蚀环境需硬铬镀层或 DLC 涂层；⑦ 该钢在多数国家已逐步被 GCr15（52100）系列替代，长周期备货需提前确认产能。

采购建议：合同注明 ASTM A295 或 A29 及 UNS G50986，明确 Cr 0.40~0.60% 区间，并要求提供熔炼分析、非金属夹杂物评级（ASTM E45）、碳化物不均匀度、脱碳层深度、低倍组织与超声波探伤报告（SEP 1921 / GB/T 4162），高端用途增订 ESR 或真空冶炼条款。