我国轴承钢及热加工技术的现状和研究方向_尤绍军(2)

为了满足我国重大装备用高端大型轴承的要求，降低轴承制造成本，提高轴承技术质量水平，亟需研制适用于制造我国重大装备用高端大型轴承的高级高碳铬轴承钢和高级渗碳轴承钢及相应的热加工和热处理技术，完善高碳铬轴承钢和渗碳轴承钢系列。

1.1.3整体质量水平低，疲劳寿命短

例如SKF公司的高碳铬轴承钢系列共有14个钢种和与之匹配的马氏体淬火、低温贝氏体等温淬火和高温贝氏体等温淬火等热处理技术，可以满足滚子直径0 260mm、套圈有效壁厚0 210mm的各种尺寸高碳铬轴承钢制重大装备轴承的要求；而我国对应的高碳铬轴承钢系列仅有5个钢种和与之匹配的马氏体淬火和低温贝氏体等温淬火热处理技术［1］，仅能满足滚子直径0 80mm、套圈有效壁厚0 65mm的高碳铬轴承钢制重大装备轴承的要求［2］。

缺乏适用于制造大型轴承的高级高碳铬轴承钢和

第1期尤绍军：我国轴承钢及热加工技术的现状和研究方向

121

高级渗碳轴承钢新钢种及其热加工和热处理技术是我国无法制造重大装备配套高端大型轴承的关键因素之一。目前，我国用高碳铬轴承钢制造的轴承滚子最大直径已达到250mm ，轴承套圈有效厚度已达到200mm ，外径2500mm ；用渗碳轴承钢制造的轴承滚子最大直径已达到250mm ，轴承套圈有效厚度已达到320mm ，外径3200mm 。由于没有更高级的高碳铬轴承钢可用，直径80 120mm 轴承滚子，有效厚度65 90mm 轴承套圈，在我国也广泛采用GCr15SiMn 钢制造。采用GCr15SiMn 钢制造的特大型轴承零件锻造后，网状碳化物级别普遍超过标准要求，淬火时，采用极快速度冷却，近10%产品因淬火裂纹报废，其余产品淬火后变形大，尺寸涨缩波动大，极大地增加了磨加工费用，增加了轴承的制造成本。

同时，轴承零件淬火后，存在零件硬度偏低，同一零件硬度不均匀，不同零件硬度波动大等质量问题，导致轴承疲劳寿命比同一材料制造的小尺寸轴承零件低

约20% 80%。硬度对轴承疲劳寿命影响极大，硬度与轴承疲劳寿命的关系式为：

L =K H t

（1）

式中：K ，t 为常数，滚子轴承t =10.8，球轴承t =

12；L 为轴承的接触疲劳寿命；H 为轴承零件硬度。式（1）适用于硬度低于62HRC ，硬度低于58HRC 比较准确，硬度超过58HRC 则误差较大。对有些材料的使用，不仅严重降低轴承的性能和质量，而且，无法充分发挥材料的性能潜力，造成资源的极大浪费。有效直径＞120mm 轴承滚子，有效厚度＞90mm 的轴承套圈，由于没有高级高碳铬轴承钢可用，在我国只能采用渗碳轴承钢20Cr2Ni4制造，使每吨轴承零件的材料费用与制造费用增加1 4万元，生产周期延长7 10天，增加轴承的制造成本，造成资源的极大浪费。

经过轴承制造企业和轴承钢制造企业几十年的深入研究，尤其是改革开放以来，轴承钢制造企业引进了大量先进的轴承钢制造、检测设备和先进制造技术。我国轴承钢的制造、检测设备已经达到世界先进水平。轴承钢质量也有极大地提高，例如我国轴承钢的O 含

量已经稳定地控制在15?10－6

内，与世界主流轴承钢同等水平。但是，通过对国内外轴承钢进行大量的检测对比分析和疲劳寿命试验，发现我国轴承钢质量与世界先进水平相比仍有很大差距，我国轴承钢的疲劳强度大约比世界先进水平低20% 30%，疲劳寿命是

世界先进水平的1/2 1/3。例如：我国铁路货车轴承

用钢G20CrNi2Mo ，采用电渣重熔冶炼，其疲劳强度仅与TIMKEN 公司采用真空脱气的G20CrNi2Mo 钢相当；而我国真空脱气冶炼的G20CrNi2Mo 钢，疲劳强度则明显低于TIMKEN 公司真空脱气的G20CrNi2Mo 钢。导致轴承钢整体质量水平低，疲劳寿命短的原因主要在以下方面：

1）我国国标对Ti ，Ca ，As ，Sn ，Sb ，Pb 等有害元素不进行严格检测和控制。国外先进轴承钢技术标准对上述有害元素进行严格检测和控制，而我国国标GB /T 18254—2002《高碳铬轴承钢》和GB /T 3203—1982《渗碳轴承钢技术条件》却对上述元素没有任何检测和控制要求。

2）我国轴承钢纯净度低。与国外先进轴承钢纯净度方面的差距主要表现在以下3个方面：

图1国内某三家轴承钢制造公司生产的电渣重熔轴承钢、

真空脱气轴承钢与TIMKEN 公司的真空脱气电炉轴承钢夹

杂物的数量与夹杂物尺寸的关系

Fig．1Relation between inclusion amount and size of the bearing steels which from domestic 3suppllers ’ESR ，RH bearing steels

and TIMKEN corperation ’

s RH bearing steels ①我国轴承钢非金属夹杂物的数量多。采用先进的专用扫描电镜对TIMKEN 公司轴承钢和国内主要轴承钢制造企业生产的轴承钢的非金属夹杂物进行了定量分析，结果如图1所示。比较图1（a ）和（b ）可见，我国电渣重熔轴承钢和真空脱气的非金属夹杂物的数量均比TIMKEN 公司轴承钢非金属夹杂物的数量多，但是我国电渣重熔轴承钢非金属夹杂物的数量比真空

122

第37卷

脱气轴承钢非金属夹杂物的数量明显少，尤其是大尺寸非金属夹杂物。

②我国高碳铬轴承钢存在大尺寸宏观夹杂物。为制造风电增速机轴承采购了国内某公司生产的高质量真空脱气高碳铬轴承钢，并对其质量进行了全项检测和对比分析，该批轴承钢成分、氧含量、非金属夹杂、碳化物带状和网状等质量指标均良好。但在对用该批轴承钢制造的轴承套圈进行磁粉探伤时，发现套圈内

存在大尺寸宏观夹杂物，

但数量极少。常用的夹杂物检验方法———JK 法检验范围小，每炉钢大约检测5mm 3

的钢材试样，约为每炉钢体积的十亿或百亿分之一，无法有效检测和控制数量少尺寸大的宏观夹杂物，而GB /T 18254—2002也没有对宏观夹杂物规定有效的检测方法。轴承钢内夹杂物的尺寸越大，数量越少，轴承钢夹杂物的尺寸与数量的关系如图2所示

。

图2轴承钢内夹杂物的尺寸与数量

Fig．2Inclusion size and amount of the bearing steels

我国轴承钢内的宏观夹杂物虽然数量少，但尺寸大，对轴承钢的疲劳强度损害极大，这是国内轴承钢的疲劳强度明显低于国外轴承钢的重要原因。我们也采用荧光磁粉对用国外进口轴承钢制造的轴承套圈进行了磁粉探伤，从未发现轴承套圈内存在宏观夹杂物，这证明国外真空脱气轴承钢内基本没有宏观夹杂物，而国内真空脱气轴承钢内普遍存在宏观夹杂物。TIMKEN 公司、

SKF 公司在国内多家轴承钢的制造企业购买的国内真空脱气轴承钢也普遍因宏观夹杂物存在被拒收。

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说医药卫生我国轴承钢及热加工技术的现状和研究方向_尤绍军(2)在线全文阅读。