当前位置:首页 >> 新闻中心 >> 轴承知识 >> 滚动轴承材料及热处理之“轴承用钢冶金质量的演变”
日本山阳特殊钢公司开发了SNRP(Sanyo New Refining Process)超纯净轴承钢生产工艺,该工艺生产出的轴承钢被称为超纯净轴承钢(EP钢)。钢中的氧含量控制在5×10-6以下,氧化物夹杂物尺寸在11 μm以下。
大同特钢研发出MRAC-SSS工艺生产高端轴承钢,钢中氧含量不大于5×10-6;钛含量不大于5×10-6;氮含量不大于30×10-6,并且氧化物夹杂、钛系夹杂物极其细小。采用MRAC-SSS工艺生产的超纯净轴承钢的接触疲劳寿命得到延长,比传统精炼工艺生产的长25%以上。
OVAKO钢铁厂开发出与SAEA-SKF钢包精炼相匹配的双联工艺,组成SKF-MR(熔炼+精炼)先进炼钢工艺。在钢包炉内加热,同时进行铝沉淀脱氧,配上强烈的电磁搅拌,获得足够的时间使脱氧产物从钢液中分离,从而降低了钢中氧含量和夹杂物含量。
日本神户和JFE进行铁水预处理“提纯”。神户制钢开发出的超纯净钢中的氧含量为4×10-6,钛含量为7×10-6。超纯净轴承钢中基本消除大颗粒夹杂物,夹杂物尺寸细小且弥散分布在轴承钢基体中。
美国采用一种将高效精炼与复杂浇注系统相结合的特殊空气熔炼法,生产出被称为Parapromium的全新钢种。该钢的磁性颗粒限度符合AMS2300标准(1986以前,该标准只适用于真空重熔钢),其氧含量与真空重熔钢相近。采用超声波检查法检查发现,其夹杂物总长度小于沉淀脱氧+保护性射流浇注生产的E.F.Q.B2型轴承钢。该钢有可能代替真空重熔钢或E.F.Q.B2钢,使用于对钢的质量要求较高的场合。
但就材料技术的发展而言, 氧含量达到某种程度以下后,人们对通过降低钢中氧含量来获得更长寿命的期望值并不高,而是更期待通过研究夹杂物和母体材之间的结合力,改善夹杂物的组成结构,使其无害化从而达到更长的预期寿命。日本学者佐田隆提出通过对棒材进行热等静压加工,弥合非金属夹杂物与基体的脱开,以提高二者的结合力,从而提高由夹杂物处起源的疲劳剥落寿命。与未进行热等静压的材料相比,L10寿命提高了5倍,由此可知,即使使用纯净度不太高的钢材,也有可能得到与高纯净度钢材相当的寿命。
国内以兴澄钢铁为代表的特钢企业,在积极引进国外先进设备和冶炼技术的同时不断创新,使国产轴承钢质量不断提高,在某些指标方面接近或达到世界先进水平。浙江天马与沈阳金属所合作,进行了稀土轴承钢冶炼轧制工业性试验和用稀土轴承钢,已生产出稀土轴承钢并用于制造轴承。根据试验检测,在轴承钢中添加稀土Ce或La,可减少夹杂物60%,细化夹杂物,软化夹杂物,减小点状不变形夹杂物DS,同时使夹杂物分布均匀,减少各向异性。
为更好地控制和提高高碳铬轴承钢的质量,我国于2016年修订了GB/T 18254—2016《高碳铬轴承钢》,并于2017年7月1日正式实施。其规定的各项指标和总体水平达到国际先进水平。新标准按冶金质量将高碳铬轴承钢分为优质钢、高级优质钢和特级优质钢3个质量等级,以便于轴承企业根据轴承的使用寿命和可靠性要求合理选材;且增加了Al,Ti,Ca,Sn,As,Sb,Pb的控制指标;对轴承寿命影响最大的单颗粒球状DS类(点状不变形夹杂物)和氮化钛的评定规定了明确的控制指标。特别是DS规定按最大值控制,而不是按平均值控制;对非金属夹杂物的级别、碳化物带状、碳化物液析加严了控制。增加了软化退火、热轧或锻制钢材的碳化物网状控制。