轴承钢的生产与发展研究报告.docx

轴承钢的生产与发展研究报告轴承钢的生产现状与发展首钢技术研究院1前言滚动轴承是重要的机械基础件,在宇航、军工、机械制造、铁路运输以及汽车制造等行业中应用十分广泛。它在很大程度上决定了装备的精度、性能、寿命与可靠性。轴承钢是重要的特钢品种,其纯净度和组织均匀性是影响轴承寿命的重要因素。%C、%Cr的GCr15滚珠轴承钢是专用钢中质量要求最为苛刻的钢种,该钢种是19世纪末创造的,1来,成分基本没变化,而质量提高了很多,它是发达国家中在生产、科研方面投入人力、物力最多的钢种,一向被认为是高质量钢的代表。其冶炼方法,从30~40年代传统的酸性平炉、碱性平炉、碱性电弧炉单炼,60年代的钢包滴流脱气法和真空循环脱气法 (RH)精炼,发展到今天的综合炉外精炼工艺(LF+RH、LF+VD等),使钢中氧含量及其它有害元素的含量大幅度降低,疲劳寿命猛增,例如瑞典SKF公司是世界公认的轴承及轴承钢生产”王国”,质量居全球之冠,它们80年代创立的SKF-MR法(MR是熔炼加精炼的意思),使轴承钢的氧含量达到10X10"6以下,日本山阳特殊钢公司从60年代起经过整整30~40年的努力,到80年代末,最终形成了90tEAF-LF-工艺生产轴承钢,"6左右。经过几十年的发展,中国当前不但已经成为轴承钢生产大国,形成了几条轴承钢生产工艺路线,即EF+LF+VD、EF+VAD、EF+吹氩或喂丝工艺路线等,年产轴承钢80万吨左右(日本60万吨、瑞典70万吨),基本能满足国内市场的需求,并有少量出口;而且其-6内部质量也接近或达到国际水平 ,如氧含量降到了 10X10左右。可是国产轴承钢与瑞典 SKF日本山阳等先进厂家相比还存在一定差距,主要表现在以下三个方面:一是钢中微量杂质元素含量偏高;二是表面质量差(包括尺寸精度、表面裂纹和脱碳等);三是内部质量不稳定,波动范围大。2轴承的工作环境及对轴承钢的性能要求工作环境轴承是由内、外套圈、滚动体 (滚珠、滚柱或滚针)和保持器四部分组成,除保持器外,其余都是由轴承钢组成。当轴承工作时,轴承内、外套圈,轴承滚动体间承受高频、变应力的作用。轴承的工作条件十分复杂。载荷集中作用在滚动体的很小面积上。理论上讲对于滚珠,作用在一点上;而对于滚柱则作用在一条线上,而且滚动体与套圈间接触面积也很小(呈点/线接触),因此轴承零件在工作时,其滚动体和套圈表面的单位面积上要承受很大的压力,一般高达1500-5000N/mm2;轴承旋转时,还要承受离心力的作用,作用力随转速的增加而增大;滚动体和套圈间不但存在滚动,而且还有滑动,因此在滚动体与套圈之间还存在着摩擦。在以上几种力的综合作用下,在套圈或滚动体的表面上抗疲劳强度低的部位首先产生疲劳裂纹,最后形成疲劳剥落,使轴承破损失效。轴承正常的破损形式是接触疲劳损坏,常见的还有塑性变形、压痕、磨损、裂纹性能要求轴承的寿命和可靠性虽然与轴承的设计、加工制造、润滑条件、安装、维护保养等因素有关,但轴承材料的高质量和可靠性是关键。基于以上对轴承的工作条件和破损的分析,对轴承钢的性能应有如下要求:高的纯净度和高均匀性;足够的抗压强度和抗永久变形能力;优良的接触疲劳性能;高的耐磨性;良好的尺寸稳定性;良好的工艺性能。对于在特殊条件下工作的轴承,还有特殊要求,如耐高温性能、耐低温性能、防腐蚀性能和抗磁性能等等。?W*口□5\a* 电讯A-幻\0电愠炉aNP尊it-Oo°o\d自馬电虽電ts□电澄■席U\pQL X)o右、• XoQ、O\00r B & 1■>> T B u X10-*)10*氧含量与寿命的关系殊钢公司对轴承钢氧含量与疲劳寿命的关系,做过大量的试验研究工作,得出了明确的结论,见图1〜2。(相对寿命)=372〔0〕-,即二次精炼钢(氧含量为10x10_6)的疲劳寿命是大气下熔炼钢(氧含量为40x10"6)的10倍。上杉年一认为:精炼钢氧含量降到5X10",其疲劳寿命是非精炼钢的 30倍,与真空自耗和电渣重熔钢相当。大冶特殊钢股份有限公司近年来对此也做过一系列试验[15],结果表明,当精炼钢中氧含量降到20x10"6时,疲劳寿命是电弧炉大气下熔炼钢(氧含量为30x10"6),15x10",8x10",接近电渣重熔钢的水平(见图2)。0 3>同帖甜器対韓M-Sprra5DsQsOJLXL2;」阮图2氧含量与疲劳寿命轴承钢中的氧含量与疲劳寿命之间的关系,国内外的试验结果大致一致。可是应当指出的是,氧含量与疲劳寿命的关系是辩证的关系,不是绝正确,因为钢中氧含量的高低,实际上只能代表钢中氧化物夹杂