【正文】 其滾動體和套圈表面的單位面積上要承受很大的壓力，一般高達1500－5000N/mm2；軸承旋轉(zhuǎn)時，還要承受離心力的作用，作用力隨轉(zhuǎn)速的增加而增大；滾動體和套圈間不僅存在滾動，而且還有滑動，所以在滾動體與套圈之間還存在著摩擦。%C、%Cr的GCr15滾珠軸承鋼是專用鋼中質(zhì)量要求最為苛刻的鋼種，該鋼種是19世紀末發(fā)明的，100年來，成分基本沒變化，而質(zhì)量提高了很多，它是發(fā)達國家中在生產(chǎn)、科研方面投入人力、物力最多的鋼種，一向被認為是高質(zhì)量鋼的代表。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法和真空循環(huán)脫氣法(RH)精煉，發(fā)展到今天的綜合爐外精煉工藝(LF+RH、LF+VD等)，使鋼中氧含量及其它有害元素的含量大幅度降低，疲勞壽命猛增，例如瑞典SKF公司是世界公認的軸承及軸承鋼生產(chǎn)“王國”，質(zhì)量居全球之冠，它們80年代創(chuàng)建的SKFMR法(MR是熔煉加精煉的意思)，使軸承鋼的氧含量達到1010－6以下，日本山陽特殊鋼公司從60年代起經(jīng)過整整30~40年的努力，到80年代末，最終形成了90tEAFLFRHCC工藝生產(chǎn)軸承鋼，10－6左右。在以上幾種力的綜合作用下，在套圈或滾動體的表面上抗疲勞強度低的部位首先產(chǎn)生疲勞裂紋，最后形成疲勞剝落，使軸承破損失效。大冶特殊鋼股份有限公司近年來對此也做過一系列試驗[15]，結(jié)果表明，當精煉鋼中氧含量降到2010－6時，疲勞壽命是電弧爐大氣下熔煉鋼（氧含量為3010－6），1510－，810－，接近電渣重熔鋼的水平（見圖2）。據(jù)此，只能將氧含量看作是特定工藝范圍內(nèi)疲勞極限的一個相關(guān)參數(shù)。Eneke也持相似的觀點。一方面，是因為硫化物包覆氧化物并非僅靠控制氧硫比就一定能實現(xiàn)。Cogne等指出[18]：在這種條件下硫化物的破壞作用自然也就會顯現(xiàn)出來(見圖5)。因為要改善鋼中硫化物的尺寸和分布，使其變得細小分散，必須注意凝固條件，應盡量將澆鑄溫度降低，以減少硫化物偏析。利用上式所作的預測值和實測結(jié)果基本吻合，由此證明點狀夾雜的確是軸承疲勞壽命降低的直接原因，夾雜尺寸愈大，疲勞壽命愈短。由于沒有可靠的檢測方法，對于殘余元素如砷、鉍、鉛、銻和錫等對軸承鋼壽命的影響報導很少。4 夾雜物對軸承鋼質(zhì)量的影響 D型和B型夾雜的彎曲疲勞 強度的失效分布鋼中的非金屬夾雜物，破壞了金屬的連續(xù)性和均勻性。這種空洞引起“劃傷”往往就是疲勞破壞的“胚芽”，因此點狀夾雜物危害極大。 關(guān)于夾雜物的幾何性因子對滾珠軸承接觸疲勞壽命的影響，歷來試驗結(jié)果和理論分析是一致的。同一個夾雜物，由于離開表面的距離不同，其影響程度也不一樣。軸承廠要求軸承鋼材中碳化物顆粒細小，形狀規(guī)則，而且分布均勻。%，做推力片壽命試驗，試驗結(jié)果表明：細顆粒材料比粗顆粒材料顯著要好，平均壽命(L50)∶1，之所以粗顆粒碳化物比細顆粒碳化物壽命差，他們認為：軸承鋼在淬火溫度下，奧氏體的含碳量不是充分均勻的。~%，%，橫向為388%。當偏析嚴重達到共晶成分時，形成共晶碳化物。因此，殘余碳化物含量為7~8%時是否壽命最高，這一結(jié)論還是一個問題。6 國外軸承鋼發(fā)展概況發(fā)達國家對于軸承鋼的生產(chǎn)及其科研極為重視，其中以瑞典、日本、德國等國表現(xiàn)突出。表1~2列出了世界典型軸承鋼生產(chǎn)廠的生產(chǎn)工藝及質(zhì)量。SKF－MR法是SKF熔煉加精煉的意思，是一種兩步煉鋼法。70年代中到80年代初，SKF公司對工藝再一次進行改革。到目前為止，SKF公司軸承鋼生產(chǎn)工藝采用以下模式：BEA(堿性電弧爐)－除渣－加Al脫氧－合金化－加熱－脫硫－真空或非真空下電磁攪拌＋吹氬攪拌－鋼錠模鑄()。1939年日本政府指定山陽為軸承鋼專業(yè)廠，1959年改稱為山陽特殊鋼公司。近期從日本訪問歸來的人講，山陽特殊鋼公司的電弧爐已擴大到150t，該公司爐外精煉工藝模式可以描繪成：90tUHP(150tUHP)EBT出鋼LFRHCC(三流370470mm坯)，表4是該公司軸承鋼的質(zhì)量水平。VD、RH都與電爐合金加料系統(tǒng)相連，合金可以在控制的加料速度下無阻斷地連續(xù)加入鋼包。 (5)攪拌鋼液、鋼包加熱為了改善精煉過程中物理化學反應的動力學條件，對鋼液進行攪拌必不可少，在各種爐外精煉裝置中，為了加強脫氧和去除夾雜，廣泛使用吹氬攪拌和電磁感應攪拌(當然也包括RH的循環(huán)攪拌)方法。日本和德國的一些特殊鋼公司在70年代末，80年代初期開始采用連鑄機生產(chǎn)軸承鋼。特別是通過近十幾年來積極采用國際標準，不斷更新工藝裝備及工藝技術(shù)，在質(zhì)量上有了新的飛躍，品種結(jié)構(gòu)上也有一定的改善，尤其是在提高鋼的純潔度和改善鋼的碳化物均勻性方面取得了不少進步，目前我國爐外精煉軸承鋼已占軸承鋼總產(chǎn)量的60%以上，大冶特殊鋼股份有限公司與上鋼五廠80年代末已經(jīng)實現(xiàn)了100%爐外精煉。我國軸承鋼產(chǎn)量與之相近，但軸承產(chǎn)量只有8~9億套/年。但是國產(chǎn)軸承鋼與瑞典SKF、日本山陽等先進廠家相比還存在一定的差距，主要表現(xiàn)在以下三個方面：一是鋼中微量雜質(zhì)元素含量偏高，例如Ti含量偏高，普遍在3010－6以上，不能滿足先進的軸承鋼標準要求，限制了軸承鋼大量出口；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，波動范圍大。 表6 我國軸承鋼的產(chǎn)量及品種結(jié)構(gòu)年份鋼錠，噸鋼材，噸品種比例，%棒材 冷拔 鍛材 鋼絲 線材 鋼管精煉比，%1988583441456186—19907070615534961991680291440938199250809743073819935317233953481994761229568281199568619854738419967398736003301997702876588486 表7 我國主要特殊鋼廠幾年來軸承鋼平均氧含量情況，10－6年份大冶上五長特齊鋼撫鋼大連鋼西寧無錫首鋼陜鋼199016—1991————19921993——1994－－1995－1996－－1997－－ 表8 1996年我國與日本的軸承鋼材品種結(jié)構(gòu)對比[9]，％國家產(chǎn)量萬噸棒材管材線材板帶日本中國8. 結(jié)束語軸承鋼是純凈鋼代表鋼種之一，為了提高軸承接觸疲勞壽命，要降低鋼中氧和鈦含量及其它有害元素含量，并要求鋼中的非金屬夾雜物和碳化物細小彌散分布，同時要求鋼材尺寸精度高和優(yōu)良的表面質(zhì)量，軸承鋼質(zhì)量不僅與煉鋼、精煉、連鑄有關(guān)，還和軋鋼、熱處理工藝密切相關(guān)。除了軸承生產(chǎn)工藝落后以外，軸承鋼材品種結(jié)構(gòu)不合理也是原因。上五建成了100tEAF－100tLF＋VD－CC－連軋等現(xiàn)代化生產(chǎn)工藝路線，其中主體設(shè)備達到了90年代國際水平，預計不久的將來我國軸承鋼的生產(chǎn)，將要躍上一個新的臺階，主要質(zhì)量指標將達到國際先進水平。但也有人認為連鑄軸承鋼材不適用于制造滾動體。感應攪拌除了設(shè)備昂貴外，對于促進鋼渣反應也不那么有效。 (1)爐子大型化 由電爐或轉(zhuǎn)爐提供粗鋼水，爐子容量大，減少了與耐火材