我国轴承钢及热加工技术的现状和研究方向_尤绍军(3)

③我国轴承钢不检测和控制点状不变形夹杂物Ds 。国外轴承钢标准明确规定对点状不变形夹杂物Ds 进行检测和控制，GB /T 18254—2002没有规定对点状不变形夹杂物Ds 进行检测和控制。1.1.4

对大尺寸轴承钢棒材缺乏系统深入研究我国轴承生产中使用的轴承钢棒材最大直径已经超过800mm ，

而GB /T 18254—2002只规定了最大尺寸棒材为直径180mm 以下的棒材的技术要求，远远

无法满足我国轴承的生产要求。1.2锻造及退火

1.2.1

无大型轴承锻件技术标准

我国轴承行业使用的轴承套圈环锻件最大直径已经超过7m ，材料主要有高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢和中碳感应淬火轴承钢3类。

大型轴承锻件从原材料、制造过程、性能要求等各

方面与中小轴承锻件均有较大不同，

迄今为止，我国轴承行业对大型轴承锻件尚缺乏深入系统的研究和明确

的技术要求，也缺乏相关的技术标准。1.2.2

退火组织较差

国外轴承锻件退火组织均匀细小，而我国轴承锻件退火组织中有时存在较大的网状碳化物和细微的片状珠光体。1.3热处理

1.3.1

特大型轴承零件热处理技术要求不合理

JB /T 1255—2001《高碳铬轴承钢滚动轴承零件热

处理技术条件》

规定了轴承零件的表面硬度和壁厚较大的轴承零件距表面3mm 内的组织要求，对中小型轴承零件是可行的，也是合理的。但是对特大型轴承零件来说，轴承零件的表面硬度、心部硬度、硬度梯度和轴承零件距表面3mm 外的组织对轴承零件的性能均有较大影响，必须对这些因素进行深入研究。1.3.2

渗碳滚动轴承零件有效硬化层深度的规定不

够科学严谨

JB /T 8881—2001《滚动轴承零件渗碳热处理技术条件》规定按轴承零件的有效壁厚或有效直径确定有效硬化层深度，简单易行，也有一定的合理性，但不够科学严谨，无法保证产品经济性与使用性的统一。按式（2）通过计算确定有效硬化层深度更为可靠和经济。

h ＞3.12b （2）式中：h 为有效硬化层深度，

mm ；b 为赫兹应力半接触宽度，mm 。1.3.3

渗碳滚动轴承零件显微组织需进一步研究JB /T 8881—2001标准对渗碳层显微组织进行了

严格要求，这些要求与国外渗碳滚动轴承零件有较大差别，是否合适，值得进一步研究。1.3.4

特大型轴承零件热处理质量差

由于热处理工艺装备的进步，我国中小型及大型

轴承零件的热处理质量已经接近或达到了世界先进水平。但是，由于我国缺乏适合制造特大型轴承零件的高级轴承钢，使特大型轴承零件热处理质量低劣，严重影响我国特大型轴承的质量和性能。

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123

在我国高碳铬轴承钢中，GCr15SiMo钢淬透性最好，其次GCr15SiMn钢，但由于GCr15SiMo与GCr15SiMn 钢淬透性相差不大，很大程度上可以互相替代，由于GCr15SiMo钢价格高，不便于采购，始终无法大批量推广应用，因此，我国特大型轴承零件广泛采用GCr15SiMn钢制造。

采用GCr15SiMn制造的我国特大型轴承零件，往往存在以下质量问题：①锻造退火后，网状碳化物级别普遍超过JB/T8881—2001标准要求；②淬火时，为了提高硬度，往往采用快速淬火油、强烈搅拌、淬火机旋转淬火等方式，甚至使用水基淬火剂淬火，导致近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；③轴承零件淬火后，有效尺寸特别大的零件仍然存在硬度偏低，同一零件硬度不均匀，不同零件硬度波动大等质量问题；④难于采用贝氏体等温淬火，而只能采用单一的马氏体淬火方式。

1.3.5热处理方式单一，组织和性能调控性差

我国高碳铬轴承钢制轴承零件，主要采用马氏体淬火方式、少部分采用贝氏体等温淬火，难于针对轴承零件服役条件和失效形式，对组织和性能进行调控，提高轴承零件的质量和性能。国外高碳铬轴承钢制轴承零件，有多种热处理方式，可以针对轴承零件具体要求，选择适当的热处理方式，获得合适的组织和性能。例如，国外贝氏体等温淬火就有高温贝氏体等温淬火和低温贝氏体等温淬火两种热处理工艺，不同的热处理工艺，获得不同的组织和性能。

2研究方向

2.1轴承用钢的研究方向

2.1.1减少钢材成分波动范围，提高质量一致性

我国轴承钢制造企业今后应该把提高不同炉次轴承钢的成分一致性作为重要研究课题，对工艺过程进行统计过程控制，提高过程能力和工艺稳定性，从而减少钢材成分波动，提高质量一致性，为后续加工和提高我国轴承的质量奠定良好的材料基础。

2.1.2研制适合制造大型轴承的高碳铬轴承钢和渗碳轴承钢新钢种及相应的热加工和热处理技术瓦房店轴承集团有限责任公司基于我国轴承钢的研究成果、借鉴国外轴承钢经验、结合我国轴承行业目前及今后的发展需求，综合考虑材料成本、加工成本及材料的经济批量，与国内一些轴承钢制造企业合作，研制了ZWZ11、ZWZ12、ZWZ13、ZWZ14、ZWZ15等轴承钢新钢种，与我国现有的高碳铬轴承钢和渗碳轴承钢钢种一起组成比较完整的高碳铬轴承钢和渗碳轴承钢系列，基本满足我国目前及今后几年轴承制造需求。同时，也对这些新钢种相应的热加工和热处理技术进行了初步研究。这些新钢种已经成功应用于轧机轴承，风电增速机轴承和风电主轴轴承等质量和性能要求极高的高端轴承。

今后应加速对这些新钢种的各种性能参数、热加工和热处理技术进行系统研究，并将这些新钢种尽快纳入国家标准，在轴承行业推广应用，形成经济批量，降低采购成本。

2.1.3提高我国轴承钢整体质量水平，满足制造高端轴承的需求

1）对轴承钢中有害元素进行严格的检测和控制。尽快修订GB/T18254—2002《高碳铬轴承钢》和GB/T 3203—1982《渗碳轴承钢技术条件》，对Ti、Ca、As、Sn、Sb、Pb等有害元素进行严格检测和控制。我国已有一些轴承企业在企业标准内对这些有害元素已经进行了严格的检测和控制。

2）研究轴承钢的冶炼和检测先进技术以提高其纯净度。我国轴承钢企业应把提高轴承钢的纯净度作为行业第一要务，努力攻关，尽快提高我国轴承钢的纯净度。同时，也应把轴承钢宏观非金属夹杂物经济有效的检测技术研究作为重要的研究课题。

3）深入研究大尺寸轴承钢棒材的技术要求及加工技术。轴承行业应与钢铁行业联合，深入研究大尺寸轴承钢棒材的技术要求及加工，并修订GB/T18254—2002标准，纳入大尺寸棒材的技术要求。

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