轴承钢的生产与工艺技术

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1、轴承钢的冶金技术唐海燕北京科技大学冶金与生态工程学院E-mail:tanghaiyan@metall.ustb.edu.cn13811289681主要内容概述轴承钢的生产技术案例分析2概述轴承钢主要用来生产轴承的滚动体和套圈.近年来随着汽车工业、航空以及国防工业的发展，对其用量和质量都提出了新的要求。轴承的需求量和一个国家的GNP保持一定的关系。在美国和日本轴承的总需求量占GNP的0.13%、0.11%.3•目前轴承向着低噪音、无振动、无故障和高可靠性方向发展，特别是一些轴承工作在高温、高速、高载荷、耐蚀、辐射等苛刻的工作环

2、境，轴承钢必备的性能为高的疲劳强度、弹性强度、屈服强度和韧性，高的耐磨性能，高且均匀的硬度，一定的抗腐蚀能力。•为满足上述的性能要求，必须保证轴承材料的纯净度和均匀性。所谓纯净度是指材料中气体含量、夹杂物的含量、夹杂物的种类以及有害元素的种类和含量。均匀性是指材料的化学成分、内部组织，包括基体组织特别是析出相碳化物颗粒度及其间距、夹杂物颗粒和分布等均匀程度。4•轴承钢主要失效的形式是接触疲劳损坏，同时也存在摩擦磨损导致精度丧失。•接触疲劳是滚动轴承在接触应力长时间反复作用下表面产生针状或痘状凹坑、麻点剥落所引起的一种疲劳剥落的损坏

3、现象。轴承钢的使用性能可用特殊试样的接触疲劳寿命以及轴承的快速台架试验数据进行评定。常以3级作为接触疲劳破坏的基本标志。5•瑞典和日本的轴承钢产量及质量处于世界领先地位。近年来，日本产量稳定在60万吨左右，钢中氧含量平均小于10ppm，一些生产厂家氧含量平均已降到5.4ppm，达到了真空重熔轴承钢的水平，钢的接触疲劳寿命大幅度提高。在此基础上，国内外采取措施控制轴承钢的碳化物不均匀性，减小钢锭或钢坯的偏析，严格控制凝固过程以及浇铸温度，将过热度控制在10-15℃，加强钢锭或铸坯的高温均热扩散。进口轴承钢冷拔材碳化物及球化组织检验结

4、果表明，颗粒实测最大为0.9μm，最小为0.3μm，平均直径为0.413μm。6轴承钢分类•1976年国际标准化组织ISO将轴承钢号纳入国际标准。•ISO将轴承钢分为：全淬透型轴承钢，表面硬化轴承钢，不锈轴承钢，高温轴承钢等四类，共17个钢号，有的国家增加一个类别作为特殊用途的轴承钢或合金。7•高碳铬轴承钢目前主要指GCr15(%C：0.95-1.05%Mn:0.9-1.20%Si:0.40-0.65%Cr:1.30-1.65％S,P<0.020)此类钢种用途最广泛，产量为轴承钢的80%以上，世界各国的工艺、装备和技术研究多围绕着

5、它而进行。8轴承钢生产流程/Basicprocessforbearingsteelproduction转炉长流程电炉短流程特种冶炼：真空感应熔炼(VIM)、电渣重熔(ESR)9轴承钢纯净度的控制纯净度：气体、残余元素、夹杂轴承钢最重要的性能指标是疲劳寿命。影响轴承钢寿命的重要指标是钢中氧含量。接触疲劳寿命试验结果表明，T[O]≤10ppm时寿命可提高15倍，T[O]≤5ppm时寿命则可提高30倍。国外平均已控制在8ppm左右，山阳特殊钢公司已降到5.4ppm，最低降到3-4ppm，瑞典SKF一般为5-8ppm。

6、国内10ppm左右,兴澄特钢5~7ppm.10氮的存在易使钢中形成氮化钛，一般控制在50ppm以下。氢为间隙元素，对轴承钢有害无益，在压力加工应力条件下，会产生白点缺陷，且分布极不均匀。OVAKO公司实物中[H]均控制在≤1ppm。11•在世界各国高碳铬轴承钢标准中，对残余元素的规定，仅有Mo、Cu、Ni三个残余元素，而SKF标准则增加了对P、As、Sn、Sb、Pb、Ti、Ca等规定。这些残余元素在钢中有的形成软点；有的则形成硬而脆的化合物。瑞典已在其轴承钢标准中明确规定As、Sn、Sb、Pb应分别控制在0.04%、0.03%

7、、0.0005%、0.0002%以下。12日本小仓钢厂连铸轴承钢的残余元素的控制元素PSCuNiTi含量炉数143143143143143平均值0.00840.00490.0130.0130.011/%标准偏差0.00150.00090.0050.0020.000313A12O3夹杂、点状不变形夹杂及含钛的碳氮化物夹杂对轴承的疲劳失效影响最为严重。世界各国的冶金工作者长期以来，从纯净度出发，主要从事两方面的工作，一是减少钢中夹杂物的含量，二是控制夹杂物的成分、尺寸、分布，即改善夹杂物的性质和形态。减少夹杂物的数量，主要是降低

8、钢中的氧含量，其手段是炉外精炼；改善夹杂物的性质和形态则主要依赖于精炼渣的化学成分。14•在曲线的AB段，疲劳极限主要由氧化物或高钙硫化物所影响，对钛含量并不敏感；在BC段，即当轴承钢中钛含量超过30ppm，其疲劳寿命开始下降。在CD段，当钛含量大