【正文】 由2010－6左右降到1010－6左右。經(jīng)過研究，SKF公司發(fā)現(xiàn)，真空碳脫氧工藝時(shí)間長，效率不高。這意味著除了脫磷以外， 熔煉以后的所有正常的精煉工序都可以在桶爐內(nèi)完成。這種雙殼爐體的目的是為了盡可能利用變壓器的最大功率。表2 非金屬夾雜物評(píng)級(jí)廠名工藝非金屬夾雜物分類評(píng)級(jí)ABCD 細(xì)粗細(xì)粗細(xì)粗細(xì)粗SKF100tEAFASEASKFIC00 000山陽90tEAFTSTLFRHCC90tEAFEPTLFRHCC 000 0 00蒂森EAFRHICTBM(轉(zhuǎn)爐)RHICTBMRHCCTBMRH+Ca1000 圖8 SKF公司軸承鋼生產(chǎn)工藝 和鋼中氧含量的變化因此，60－70年代，采用堿性電弧爐配合DH脫氣處理，但由于沒有加熱手段，DH脫氣鋼質(zhì)量分散性較大，氧含量波動(dòng)在2510－6左右。表1 世界各主要軸承鋼生產(chǎn)廠的生產(chǎn)工藝及鋼中微量含量元素國家廠名生產(chǎn)工藝106Ti106Al%S%P%瑞典SKFEAF除渣ASEASKFIC()日本山陽90tEAF傾動(dòng)式出鋼LFRHIC90tEAF傾動(dòng)式出鋼LFRHCC90tEAF偏心爐底出鋼LFRHIC14~15~ ~ —日本神戶鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐吹煉倒包除渣ASEASKFCC(立彎式大截面坯)15~日本愛知80tEAF真空除渣LFRHCC15日本和歌山轉(zhuǎn)爐CC轉(zhuǎn)爐RHCC2212—————日本高周波EFASEASKFEFASEASKF吹A(chǔ)r209德國蒂森高爐140t轉(zhuǎn)爐TBMRH喂絲IC高爐140t轉(zhuǎn)爐TBMRH喂絲IC－－－－－－－－SKF公司是世界上著名的跨國集團(tuán)公司，經(jīng)營項(xiàng)目很多，主要包括：機(jī)械設(shè)備、軸承、鋼材等。其冶煉方法，從30~40年代傳統(tǒng)的酸性平爐、堿性平爐、堿性電弧爐單煉，60年代的鋼包滴流脫氣(SLD)和真空循環(huán)脫氣法(RH)精煉 ，發(fā)展到今天的綜合冶煉工藝，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，設(shè)備較多，但歸納起來只有三種：一是電爐流程：即電爐－二次精煉－連鑄或模鑄－軋制；二是轉(zhuǎn)爐流程：高爐－鐵水預(yù)處理－轉(zhuǎn)爐－二次精煉－連鑄－軋制；三是特種冶金：真空感應(yīng)熔煉(VIM)、電渣重熔(ESR)等－軋制或鍛造。由于不斷采用新技術(shù)，軸承鋼的氧含量及其它有害元素含量不斷下降，疲勞壽命不斷提高。由此可以推斷出，增加殘余碳化物會(huì)造成疲勞壽命降低。結(jié)果表明，%%，疲勞壽命提高。但這種試驗(yàn)結(jié)果是用含碳量一定的鋼(%C)，在不同溫度淬火條件下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得出的。由于起因相同，減輕和消除的方法也相同。大冶材的接觸疲勞壽命L最終在鋼中呈沿晶的網(wǎng)絡(luò)狀分布。他們將直徑為100mm的GCr15SiMn棒料(、邊緣為2級(jí))在1150℃擴(kuò)散退火15h，；以未經(jīng)擴(kuò)散退火的直徑為100mm的鋼棒改鍛為60mm，在790℃進(jìn)行球化退火；再將兩者一同加工成疲勞試樣進(jìn)行試驗(yàn)。碳化物顆粒越大，這種濃度差也越大。~，結(jié)論是：碳化物顆粒間平均距離的對(duì)數(shù)的倒數(shù)和疲勞壽命呈直線關(guān)系，即碳化物顆粒越細(xì)小，壽命越高。碳化物細(xì)小，分布均勻，疲勞壽命較好(見圖7)。特別是隨著冶煉、澆鑄等技術(shù)的進(jìn)步，在鋼中氧含量及氧化物夾雜含量極低的情況下，碳化物的作用就顯得更為重要了。夾雜物離開這個(gè)位置越遠(yuǎn)，其危害就越小。有時(shí)甚至后者影響更大，因?yàn)橥ǔＲ粋€(gè)軸承件的破壞，往往是由許多夾雜物中的一個(gè)大型夾雜物所引起的；夾雜物的形狀多種多樣，有圓形和方形，有條狀、角狀和鏈狀等不規(guī)則形狀。因?yàn)槊總€(gè)夾雜物周圍都有應(yīng)力場，兩夾雜物過于靠近則兩應(yīng)力場就會(huì)疊加起來。 以上說明，非金屬夾雜物對(duì)軸承鋼性能的有害影響因素，歸納起來，可以分為兩個(gè)方面。圖6是含D類(點(diǎn)狀)和B類(Al2O3)夾雜物鋼的彎曲旋轉(zhuǎn)疲勞性能與失效率的關(guān)系。有時(shí)在變形時(shí)，這些夾雜物還能將鋼的基體劃傷。但是不同的夾雜物類型、形態(tài)、數(shù)量、尺寸和分布，對(duì)鋼的疲勞壽命影響是不相同的。由于殘余元素的有害作用，為了提高軸承鋼質(zhì)量，國外在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)殘余元素有明確的規(guī)定，如SKF D33“SKF3熱軋球化退火鋼棒”標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定Ti≤30ppm；As≤%；Sn≤%；Sb≤%；Pb≤%；≤%。 (2)滾珠軸承鋼有白點(diǎn)敏感性，鋼中氫增加會(huì)導(dǎo)致疲勞壽命下降。Cogne等和坪田等認(rèn)為Ti含量超過30~5010－6時(shí)疲勞壽命開始下降。但對(duì)軸承鋼而言，殘留鈣不是有意添加的，而是來源于與鋼水接觸的熔渣和爐襯。含CaO的點(diǎn)狀?yuàn)A雜物經(jīng)常是軸承鋼產(chǎn)生裂紋的源泉，佩特爾森(Peterson)根椐點(diǎn)狀?yuàn)A雜就是裂紋的假設(shè)。這種夾雜物與其它夾雜物不同，熱加工時(shí)既不變形，也不會(huì)破碎。例如日本山陽特殊鋼公司已將鋼中的硫含量降到了很低的程度(％)，但它的硫化物級(jí)別并不很低。[%O]/[%S]恒定，[%O]低者其接觸疲勞壽命高。然而不可否認(rèn)它也是雜質(zhì)，同樣也會(huì)破壞鋼基體組織的連續(xù)性與均勻性。在熱加工和熱處理溫度下，已形成的硫化物“膜”有可能部分再次溶于鋼的基體。按上述研究，這被認(rèn)為就是其壽命高的原因。瑞典SKF公司曾經(jīng)是世界上最高質(zhì)量滾珠軸承鋼的生產(chǎn)者。從本世紀(jì)70年代初期以來，許多研究結(jié)果都指出適當(dāng)提高鋼中MnS類硫化物的含量對(duì)滾珠軸承的接觸疲勞壽命至少是無害的，甚至是有益的。圖3 不同煉鋼工藝的GCr15鋼中總氧含 量與彎曲疲勞極限的關(guān)系 圖4 硫化物阻止蝶形開裂萌發(fā)一例(只有 單翼的蝶裂) 峰公雄認(rèn)為：，硫?qū)π阅軟]有影響。因此，不同的冶煉方法，氧含量即使相同，其疲勞壽命也完全不一樣。但是應(yīng)當(dāng)指出的是，氧含量與疲勞壽命的關(guān)系是辯證的關(guān)系，不是絕對(duì)的，因?yàn)殇撝醒鹾康母叩停瑢?shí)際上只能代表鋼中氧化物夾雜數(shù)量的多少，它不能代表硫化物和氮化物量的高低，更不用說夾雜物的尺寸及分布了。(相對(duì)壽命)=372〔O〕－，即二次精煉鋼（氧含量為1010－6）的疲勞壽命是大氣下熔煉鋼（氧含量為4010－6）的10倍。軸承的壽命和可靠性雖然與軸承的設(shè)計(jì)、加工制造、潤滑條件、安裝、維護(hù)保養(yǎng)等因素有關(guān)，但軸承材料的高質(zhì)量和可靠性是關(guān)鍵。載荷集中作用在滾動(dòng)體的很小面積上。但是國產(chǎn)軸承鋼與瑞典SKF、日本山陽等先進(jìn)廠家相比還存在一定差距，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：一是鋼中微量雜質(zhì)元素含量偏高；二是表面質(zhì)量差(包括尺寸精度、表面裂紋和脫碳等)；三是內(nèi)部質(zhì)量不穩(wěn)定，波動(dòng)范圍大。軸承鋼是重要的特鋼品種，其純凈度和組織均勻性是影響軸承壽命的重要因素。它在很大程度上決定了裝備的精度、性能、壽命與可靠性。 經(jīng)過幾十年的發(fā)展，中國目前不僅已經(jīng)成為軸承鋼生產(chǎn)大國，形成了幾條軸承鋼生產(chǎn)工藝路線，即EF＋LF＋VD、EF＋VAD、EF＋吹氬或喂絲工藝路線等，年產(chǎn)軸承鋼80萬噸左右（日本60萬噸、瑞典70萬噸），基本能滿足國內(nèi)市場的需求，并有少量出口；而且其內(nèi)部質(zhì)量也接近或達(dá)到國際水平，如氧含量降到了1010－6左右。軸承的工作條件十分復(fù)雜。軸承正常的破損形式是接觸疲勞損壞，常見的還有塑性變形、壓痕、磨損、裂紋等。3 微量元素對(duì)軸承鋼質(zhì)量的影響圖1 氧含量與壽命的關(guān)系 瑞典SKF公司和日本山陽特殊鋼公司對(duì)軸承鋼氧含量與疲勞壽命的關(guān)系，做過大量的試驗(yàn)研究工作，得出了明確的