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分析軸承鋼新技術以及未來發展

2021-11-04

軸承鋼主要用于制作滾動軸承的滾動體和套圈。因為軸承應具有長壽數、高精度、低發熱量、高速性、高剛性、低噪音、高耐磨性等特性,因而要求軸承鋼應具有:高硬度、均勻硬度、高彈性極限、高觸摸疲憊強度、有必要的韌性、必定的淬透性、在大氣的潤滑劑中的耐腐蝕功能。為了到達上述功能要求,對軸承鋼的化學成分均勻性、非金屬夾雜物含量和類型、碳化物粒度和分布、脫碳等要求嚴厲。軸承鋼總體上向高質量、高功能和多種類方向開展。軸承用鋼按特性及運用環境劃分為:高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高溫軸承鋼、不銹軸承鋼及專用的特種軸承資料。

  

  為適應高溫、高速、高負荷、耐蝕、抗輻射的要求,需求研發一系列具有特殊功能的新式軸承鋼。為了下降軸承鋼的氧含量,開展了真空鍛煉、電渣重熔、電子束重熔等軸承鋼的鍛煉技能。而大批量軸承鋼的鍛煉由電弧爐熔煉,開展成各種類型初煉爐加爐外精煉?,F在,選用容量大于60噸初煉爐+LF/VD或RH+連鑄+連軋工藝出產軸承鋼,以到達高質量、高效率、低能耗之意圖。在熱處理工藝方面,由車底式爐、罩式爐開展成連續可控氣氛退火爐熱處理?,F在,連續熱處理爐型Z長為150m,加工出產軸承鋼的球化安排穩定和均勻,脫碳層小,耗費能量低。

  

  20世紀70年代以來,隨著經濟開展和工業技能進步,軸承的運用規模擴大;而國際貿易的開展,又推動了軸承鋼標準國際化和新技能、新工藝及新配備的開發和運用,效率高、質量高、成本低的配套技能和工藝配備應運而生。日本和德國等均建成了高潔凈度、高質量的軸承鋼出產線,使鋼的產值敏捷增加,鋼的質量和疲憊壽數大度進步。日本和瑞典出產的軸承鋼的含量降到10ppm以下。80年代末期,日本山陽特鋼公司的先進水平為5.4ppm,到達了真空重熔軸承鋼的水平。

  

  軸承的觸摸疲憊壽數對鋼安排的均勻性非常靈敏。進步潔凈度(減少鋼中的雜質元素和夾雜物含量),促使鋼中的非金屬夾雜物和碳化物細微均勻分布,能夠進步軸承鋼的觸摸疲憊壽數。軸承鋼運用狀態下的安排應是回火馬氏體基體上均勻分布著細微的碳化物顆粒,這樣的安排能夠賦予軸承鋼所需求的功能。高碳軸承鋼中的主要合金元素有碳、鉻、硅、錳、釩等。

  

  如何取得球化安排是軸承鋼出產中的重要問題,控軋控冷是先進軸承鋼的重要出產工藝。經過控軋或軋后快冷消除了網狀碳化物,取得適宜的準備安排,能夠縮短軸承鋼球化退火時間,細化碳化物,進步疲憊壽數。據軸承交易網專家調查,近年來,俄羅斯和日本選用低溫控軋(800℃~850℃以下),軋后選用空冷加短時間退火,或完全撤銷球化退火工藝,就可得到合格的軸承鋼安排。軸承鋼的650℃溫加工也是新式技能。共析鋼或高碳鋼熱加工前若具有細晶粒安排或在加工過程能形成細晶粒,則在(0.4~0.6)熔化溫度規模內,在必定應變速率下,呈現出超塑性。美國海軍研討院(NSP)對52100鋼進行了650℃溫加工試驗標明,在650℃下真應變2.5不發生開裂。因而,有可能以650℃溫加工來代替高溫加工并與球化退火工藝結合起來,這對簡化設備和工序、節省能源、進步質量有重要意義。

  

  在熱處理方面,在進步球化退火質量,取得細微、均勻、球形的碳化物以及縮短退火時間或撤銷球化退火工序的研討方面有了發展,即盤條出產選用兩次安排退火,將拉拔后的720℃~730℃再結晶退火改為760℃的安排退火。這樣能夠得到硬度低、球化好、無網狀碳化物安排,要害要保證中間拉拔減面率≥14%該工藝使熱處理爐的效率進步25%~30%。連續式球化退火熱處理技能是軸承鋼熱處理的開展方向。

  

  各國都在研討和開發新式軸承鋼,擴大運用和代替傳統的軸承鋼。如快速滲碳軸承鋼,經過改動化學成分來進步滲碳速度,其中碳含量由傳統的0.08%~0.20%進步到0.45%左右,滲碳時間由7小時縮短到30分鐘。開發了高頻淬火軸承鋼,用普通中碳鋼或中碳錳、鉻鋼,經過高頻加熱淬火來代替普通軸承鋼,既簡化了出產工序又下降了成本,并進步了運用壽數。日本研發的GCr465、SCM465疲憊壽數比SUJ—2高2~4倍。因為在高溫、腐蝕、潤滑條件惡劣的環境下運用軸承愈來愈多,曩昔運用的M50(CrMo4V)、440C(9Cr18Mo)等軸承鋼已不能滿足運用要求,急需研發加工功能好、成本低、疲憊壽數長、能適合不同意圖和用途的軸承用鋼,如高溫滲碳鋼M50NiL、易加工不銹軸承鋼50X18M以及陶瓷軸承資料等。

  

  針對GCr15SiMn鋼淬透性低的弱點,我國開發了高淬透性和淬硬性軸承鋼GCr15SiMo,其淬硬性HRC≥60,淬透性J60≥25mm。GCr15SiMo的觸摸疲憊壽數L10和L50別離比GCr15SiMn進步73%和68%,在相同運用條件下,用G015SiMo鋼制作的軸承的運用壽數是GCr15SiMo鋼的兩倍。近年來,我國還開發了能節省能源、節省資源和抗沖擊的GCr4軸承鋼。與GCr15比較,GCr4的沖擊值進步了66%~104%,開裂韌性進步了67%,觸摸疲憊壽數L10進步了12%。GCr4鋼軸承選用高溫加熱—表面淬火熱處理工藝。與全淬透的GCr15鋼軸承比較,GCr4鋼軸承的壽數顯著進步,可用于重載高速列車軸承。

  

  今后軸承鋼主要向高潔凈度和功能多樣化兩個方向開展。進步軸承鋼的潔凈度,特別是下降鋼中的氧含量,能夠顯著延伸軸承的壽數。氧含量由28ppm下降到5ppm,勞壽數能夠延伸1個數量級。為了延伸軸承的壽數,人們多年來一直致力于開發運用精煉技能來下降鋼中的氧含量。經過不懈的努力,軸承鋼中的氧含量已從20世紀60年代的28ppm下降到90年代的5ppm?,F在,我國能夠將軸承鋼中的氧含量控制在10ppm左右。軸承運用環境的改變要求軸承鋼有必要具有功能的多樣化。如設備轉速的進步,需求準高溫用(200℃以下)軸承鋼(一般選用在SUJ2鋼的基礎上進步Si含量、增加V和Nb的方法來到達抗軟化和穩定尺度的意圖);腐蝕運用場合,需求開發不銹軸承鋼;為了簡化工藝,應該開發高頻淬火軸承鋼和短時滲碳軸承鋼;為了滿足航空航天的需求,應開發高溫軸承鋼。


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