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    轴承钢新技术与方向

    放大字体  缩小字体 发布日期:2022-09-03 04:19:11    来源:本站    作者:标准件之家    浏览次数:846
    导读

    轴承钢主要用于制造滚动轴承的滚动体和套圈。由于轴承应具备长寿命、高精度、低发热量、高速性、高刚性、低噪音、高耐磨性等特性,因此要求轴承钢应具备:高硬度、均匀硬度、高弹性极限、高接触疲劳强度、必须的韧性、一定的淬透性、在大气的润滑剂中的耐腐蚀

    轴承钢主要用于制造滚动轴承的滚动体和套圈。轴承应具有长寿命、高精度、低热值、高速度、高刚性、低噪声和高耐磨性的特点,因此要求轴承钢应具有高硬度、硬度均匀、高弹性极限、高接触疲劳强度、必要的韧性、一定的淬透性和在大气润滑剂中的耐腐蚀性。为了满足上述性能要求,轴承钢要求有严格的化学成分均匀性、非金属夹杂物含量和类型、碳化物粒度和分布、脱碳等。总的来说,轴承钢正朝着高质量、高性能、多品种的方向发展。根据特性和使用环境,轴承钢分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高温轴承钢、不锈轴承钢和特种轴承材料。为了满足高温、高速、高负荷、耐腐蚀和抗辐射的要求,需要开发一系列具有特殊性能的新型轴承钢。为了降低轴承钢的氧含量,开发了真空熔炼、电渣重熔和电子束重熔等轴承钢冶炼技术。但轴承钢的大量冶炼已经从电弧炉冶炼发展到各种类型的初炼炉加炉外精炼。目前轴承钢采用60吨以上的初炼炉LF/VD或RH连铸连轧工艺生产,以达到优质、高效、低能耗的目的。在热处理技术方面,从台车式炉和罩式炉发展到热处理连续可控气氛退火炉。目前最长的连续热处理炉型为150m,加工生产的轴承钢球化组织稳定均匀,脱碳层小,能耗低。20世纪70年代以来,随着经济和工业技术的发展,轴承的应用范围不断扩大。随着国际贸易的发展,推动了轴承钢标准的国际化和新技术、新工艺、新设备的开发应用,高效、优质、低成本的配套技术和工艺装备应运而生。日本和德国建成了高洁净度、高质量的轴承钢生产线,大大提高了钢产量、钢质量和疲劳寿命。日本和瑞典生产的轴承钢的氧含量降至10ppm以下。80年代末,日本杨珊特殊钢公司先进水平为5.4ppm,达到真空重熔轴承钢水平。轴承的接触疲劳寿命对钢结构的均匀性非常敏感。提高洁净度(降低钢中杂质元素和夹杂物的含量),促进钢中非金属夹杂物和碳化物的细小均匀分布,可以提高轴承钢的接触疲劳寿命。轴承钢在使用中的显微组织应该是细小的碳化物颗粒均匀分布在回火马氏体基体上,这样可以赋予轴承钢所需要的性能。高碳轴承钢中的主要合金元素有碳、铬、硅、锰、钒等。如何获得球化组织是轴承钢生产中的重要问题,控制轧制和控制冷却是先进轴承钢的重要生产工艺。通过控制轧制或轧后快速冷却,消除网状碳化物,获得合适的预备组织,可缩短轴承球化退火时间,细化碳化物,提高疲劳寿命。近年来,俄罗斯和日本采用低温轧制(800 ~ 850以下),轧制后采用空冷和短时退火,或完全取消球化退火工艺,可获得合格的轴承钢结构。轴承钢650温加工也是一项新技术。如果共晶钢或高碳钢在热加工前具有细晶组织或在加工过程中能形成细晶,在(0.4 ~ 0.6)的熔化温度范围内,以一定的应变速率表现出超塑性。美国海军研究所(NSP)对52100钢进行了650的热加工试验,结果表明真实应变 该工艺可提高热处理炉效率25% ~ 30%。连续球化退火热处理技术是轴承钢热处理的发展方向。各国都在研发新型轴承钢,扩大其应用范围,取代传统轴承钢。比如快速渗碳轴承钢,可以通过改变化学成分来提高渗碳速度,其中碳含量由传统的0.08% ~ 0.20%提高到0.45%左右,渗碳时间由7小时缩短到30分钟。开发了高频淬火轴承钢。用普通中碳钢或中碳锰铬钢代替普通轴承钢,采用高频加热淬火,不仅简化了生产工艺,而且降低了成本,延长了使用寿命。日本研制的GCr465和SCM465的疲劳寿命是SUJ-2的24倍。随着越来越多的轴承在高温、腐蚀、润滑的恶劣环境中使用,以往使用的轴承钢M50(CrMo4V)和440C(9Cr18Mo)已不能满足要求。迫切需要开发可加工性好、成本低、疲劳寿命长、能适应不同目的和用途的轴承钢,如高温渗碳钢M50NiL、易加工的不锈钢轴承钢5018M和陶瓷轴承材料等。针对GCr15SiMn钢淬透性低的弱点,我国开发了高淬透性淬透性轴承钢GCr15SiMo,其淬透性HRC60,淬透性J6025mm。GCr15SiMo的接触疲劳寿命L10和L50分别比GCr15SiMn高73%和68%。在相同的使用条件下,G015SiMo钢制造的轴承使用寿命是GCr15SiMo钢的两倍。近年来,中国还开发了GCr4轴承钢,可以节约能源、资源和影响。与GCr15相比,GCR15的冲击值提高了66% ~ 104%,断裂韧性提高了67%,接触疲劳寿命L10提高了12%。GCr4钢轴承采用高温加热-表面淬火热处理工艺。与全淬硬GCr15钢轴承相比,GCR15钢轴承的使用寿命明显延长,可用于重载高速列车轴承。未来轴承钢主要向高洁净度和性能多样化两个方向发展。提高轴承钢的洁净度,特别是降低钢中的氧含量,可以明显延长轴承的使用寿命。当氧含量从28ppm降至5ppm时,疲劳寿命可延长一个数量级。为了延长轴承钢的使用寿命,多年来人们一直致力于开发和应用精炼技术来降低钢中的氧含量。通过不懈的努力努力,轴承钢中的最低氧含量已从20世纪60 年代的28ppm 降低到90年代的5ppm。目前,我国可以将轴承钢中的最低氧含量控制在 10ppm左右。轴承使用环境的变化要求轴承钢必须具备性能的多样化。如设备转速的提高,需要准高温用(200℃以下)轴承钢(通常采用在 SUJ2钢的基础上提高Si含量、添加V和Nb的方法来达到抗软化和稳定尺寸的目的);腐蚀应用场合,需要开发不锈轴承钢;为了简化工艺,应该开发高频淬火轴承钢和短时渗碳轴承钢;为了满足航空航天的需要,应开发高温轴承钢。
     
    (文/标准件之家)
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