GCr15钢是滚动轴承应用最广泛的材料，GCr15钢轴承最常见的失效形式为疲劳破坏。
1、轴承失效疲劳机理
为解决轴承过早疲劳失效问题和提高轴承的性能、寿命,要研究高纯净度的轴承钢技术;研究轴承的疲劳机制:轴承工业发达国家对轴承疲劳机理的研究已从第1种的“内部起源型为主”转变为第2种的“表面起源型为主”而且,被称为第3种疲劳机理的白色组织也被普遍认知。
2、提高轴承使用寿命方法
选择高洁净钢或通过高强韧化热处理技术、高残余奥氏体热处理技术来提高轴承使用寿命，目前,可通过表面改性工艺使GCr15 钢组织结构发生改变，表面硬度得到提高，继而得到具有更高表面耐磨性的轴承零件，制备出精密且高耐磨性的GCr15钢轴承。
3、GCr15碳氮共渗热处理
1）碳氮共渗作为一种表面改性工艺,通过向零件表层同时渗入碳原子和氮原子,有效改善零件表面性能。碳氮共渗工艺能有效提高次表面残余奥氏体含量和表面硬度,改善表层应力状态。
2）在正常的运行载荷情况下,无论是球轴承或滚子轴承,其最大的切应力点在表面下0.005~0.500 mm范围内。提高轴承零件表面下0.005~0.200mm处的残余压应力是提高轴承使用寿命和可靠性的关键。碳氮共渗后成品零件工作表面的压应力能够有效提升轴承寿命,这是因为:经过碳氮共渗,表层碳、氮元素含量增加使表层马氏体的Ms点降低,表层的应力状态在淬火时产生变化，从而形成表面压应力,轴承的耐磨性和滚动接触疲劳性能因表面压应力的产生而提高；而且碳氮共渗后形成细小的碳化物或碳氮化物提高零件表面耐磨性,降低新鲜活性金属和氢的产生概率,同时较高水平的残余压应力阻碍氢的渗入和扩散，提高轴承异常白色组织剥落寿命。
3）在污染润滑条件下发生表面起源型剥落时会先形成压痕,其尺寸越大,边缘曲率越小,应力集中越大,轴承寿命越低。残余奥氏体具有易变形的特点,当表层中残余奥氏体较多时,能降低压痕的边缘效应,阻碍疲劳源的形成和扩展,从而提高轴承寿命
4、GCr15碳氮共渗总结
通过对高碳铬轴承钢GCr15钢进行碳氮共渗,从显微组织、不同回火工艺条件下的硬度变化、残余奥氏体含量、晶粒度、应力状态等方面进行研究,得到以下结论:
1)GCr15钢制内圈经过碳氮共渗后,表面可获得深度约为0.40 mm的碳氮渗层,其表层碳、氮元素含量高于心部,表面硬度高于心部,表面碳氮共渗层具有很高的抗回火性能,这种组织硬度有利于提高轴承耐磨性及滚动接触疲劳性能。
2)GCr15钢制内圈经过碳氮共渗后,表面获得弥散分布的碳氮化合物,而心部组织为合格马氏体淬回火组织,晶粒度为8级。
3)GCrl5钢制内圈经过碳氮共渗后,表层存在的残余奥氏体量大于20%;残余奥氏体含量随回火温度升高而减少;经230℃回火后,残余奥氏体含量小于5%。
4)GCr15钢制内圈经过碳氮共渗后,表层呈现压应力状态,同时保留大量稳定的残余奥氏体特征。经磨削加工后成品内圈表面可获得一定深度的压应力层。
来源：轴承漫谈