【正文】 年代初，德國FAG軸承公司、日本NTN和NSK等公司的軸承鋼交貨標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定Ti≤30ppm、≤15ppm、[S]≤%。首先是夾雜物的種類和數(shù)量，其次是它們的幾何性因子(粒度、形狀、分布等)。碳化物的顆粒大小、形狀、數(shù)量及分布狀況都影響疲勞壽命。結(jié)果表明：擴(kuò)散退火使縱向和橫向試樣的接觸疲勞強(qiáng)度大大提高。由于淬火加熱溫度不同，殘余碳化物數(shù)量固然有變化，但同時馬氏體的含碳量也在變化，而馬氏體含碳量對疲勞壽命有顯著影響。一般生產(chǎn)普通用途軸承鋼采用電爐流程或轉(zhuǎn)爐流程；對特殊用途軸承鋼(如航空軸承等)，則采用特種冶金流程生產(chǎn)。到70年代中期，采用雙殼爐與桶爐配合，即電弧爐初煉，真空脫氣(包括真空碳脫氧)，電磁攪拌然后再進(jìn)行鋼包電弧加熱，氧含量降到2010－6左右。日本山陽特殊鋼公司是世界上著名的特殊鋼生產(chǎn)廠家之一，以生產(chǎn)軸承鋼鋼管著稱。1986年新設(shè)計一臺LF爐，同時用RH脫氣裝置取代VD。連鑄軸承鋼技術(shù)也相應(yīng)得到了發(fā)展。近年來，日本的軸承產(chǎn)量已達(dá)24~25億套/年，而軸承鋼的產(chǎn)量并未增加。首鋼試制軸承鋼，可提高知名度，而且適合首鋼的發(fā)展趨勢，其產(chǎn)品技術(shù)含量大，難度高，同時附加值高，試制將促使冶煉、軋鋼、熱處理和理化性能檢驗水平全面提高，并能夠嚴(yán)格操作和嚴(yán)格管理。、質(zhì)量和品種結(jié)構(gòu) 表6~8示出了我國近幾年來主要軸承鋼生產(chǎn)廠家的產(chǎn)量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和氧含量的變化。鋼包吹氬攪拌設(shè)備簡單，能夠達(dá)到有效的攪拌并能促進(jìn)鋼渣反應(yīng)及真空下的金屬精煉，但在包底，特別是在包壁附近沒有攪拌，這是吹氬攪拌的不足之處。第一次改造(1978年)，為100tUHP電弧爐配備VD鋼包脫氣站，爐子無渣出鋼后，在包中進(jìn)行脫氣和成分調(diào)整，由連鑄機(jī)拉坯，這個階段沒有鋼包加熱裝置，為了補(bǔ)償脫氣過程中的溫度損失，要求出鋼溫度高于1750℃，其工藝為：100tUHPEAF無渣出鋼VDCC。而堿性電弧爐，經(jīng)爐外精煉與酸性平爐冶煉的軸承鋼一樣完全不出現(xiàn)含CaO的球狀不變形夾雜物，這是SKF工藝的最大特點(diǎn)(見表2~3)。在一個殼體內(nèi)熔煉的同時，在另一殼體內(nèi)進(jìn)行其它操作，包括出鋼、補(bǔ)爐、裝料及廢鋼預(yù)熱。瑞典是世界軸承鋼及軸承的生產(chǎn)“王國”，歷史悠久，產(chǎn)品質(zhì)量居世界之冠。 用軸承鋼加工成軸承，必須在淬、回火狀態(tài)下使用，此時鋼具有混合組織，通常含有80%(體積比)的馬氏體，5~10%的殘余奧氏體和7%左右的未溶/碳化物—?dú)堄嗵蓟?。而濃度高和濃度低的地方壽命都不好，這樣平均壽命自然也低。夾雜物粒度對軸承壽命的影響，也會隨夾雜的位置不同而有所區(qū)別。從圖中可以看出，D類夾雜物比B類夾雜物的危害大得多。磷會促進(jìn)加熱時晶粒的長大，使鋼脆性增加而強(qiáng)度降低，易于在淬火時開裂。在球狀夾雜兩側(cè)經(jīng)常可以看到“孔穴”，此處較易造成應(yīng)力裂紋。由于硫化物和氧化物變形抗力的差異，熱加工時“膜”還可能被擠掉，這些因素對高硫軸承鋼壽命測定值分散度大看來是有影響的。關(guān)于硫?qū)ζ趬勖挠绊?，目前還存在著意見分歧，歸納起來有以下三種觀點(diǎn)[16~20]：一種認(rèn)為適當(dāng)提高鋼中硫化物含量有利于壽命的提高；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為硫化物含量增加會降低壽命；還有一種觀點(diǎn)則認(rèn)為硫化物含量與疲勞壽命關(guān)系不大。基于以上對軸承的工作條件和破損的分析，對軸承鋼的性能應(yīng)有如下要求：(1)高的純凈度和高均勻性；(2)足夠的抗壓強(qiáng)度和抗永久變形能力；(3)優(yōu)良的接觸疲勞性能；(4)高的耐磨性；(5)良好的尺寸穩(wěn)定性；(6)良好的工藝性能。軸承鋼的生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展首鋼技術(shù)研究院1 前言 滾動軸承是重要的機(jī)械基礎(chǔ)件，在宇航、軍工、機(jī)械制造、鐵路運(yùn)輸以及汽車制造等行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛。對于在特殊條件下工作的軸承，還有特殊要求，如耐高溫性能、耐低溫性能、防腐蝕性能和抗磁性能等等。認(rèn)為硫化物有益的觀點(diǎn)，常用“共生理論”來解釋之。另一方面，所謂用硫化物包覆氧化物可提高滾珠軸承的壽命只是相對的。在氧含量很低的軸承鋼中，鈣可部分替代硫化錳中的錳。鎳會降低滾珠軸承淬火層的硬度。氮化鈦夾雜物也是一種具有規(guī)則外形的硬而脆的夾雜物，氮化鈦夾雜甚至比氧化物更為有害。因此為了改善軸承鋼的質(zhì)量，應(yīng)盡量將鋼的各類夾雜物(包括A、B、C、D類和氮化物)含量降低，尺寸變小，分布更均勻，最終達(dá)到提高軸承壽命的目的。 帶狀碳化物是由枝晶偏析引起的。殘余碳化物的含量同樣影響疲勞壽命。日本則大有后來居上之勢，經(jīng)過30~40年的努力，加強(qiáng)科研，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)及裝備，優(yōu)化工藝，使軸承鋼的質(zhì)量躍居世界先進(jìn)行列。在出鋼至ASEA－SKF鋼包之前，在雙殼爐體內(nèi)將磷的含量降至允許值以下。從60年代以來，特別是近十幾年以來，日本各個軸承鋼生產(chǎn)廠家廣泛采用新工藝、新技術(shù)和新裝備，軸承鋼質(zhì)量已躋身于世界先進(jìn)水平。第二次改造(1983年)，主要增加了鋼包加熱裝置LF爐，降低了出鋼溫度(加熱裝置的建設(shè)利用了退役電弧爐的爐蓋、電極和變壓器，投資費(fèi)用不大)?？傊疄榱吮ＷC長時間充分?jǐn)嚢?，補(bǔ)償其溫降，精煉爐必須具備加熱功能。從量方面看，我國軸承鋼產(chǎn)量已達(dá)60萬噸左右，實(shí)際上2000年軸承鋼產(chǎn)量已達(dá)80萬噸，躍居世界軸承鋼生產(chǎn)大國行列，日本大體穩(wěn)定在60萬噸，瑞典SKF公司70萬噸。目前三煉鋼已具有生產(chǎn)軸承鋼的硬件設(shè)備，而且2003年矩形坯鑄機(jī)將應(yīng)用末端電磁攪拌以及新上鑄坯緩冷坑等技術(shù)，有可能生產(chǎn)[O]小于15PPM和[Ti]小于20PPM的高碳鉻軸承鋼矩形坯，另外研究人員有博士、碩士和經(jīng)驗豐富的工程技術(shù)人員，能夠滿足軸承鋼試制的需要。在這方面與先進(jìn)的工業(yè)國家相比差距較大，日本、瑞典、德國在70年代末的利用率已經(jīng)達(dá)到60~62％，而我國到目前為止還不到40％。最近十幾年來，隨著鋼水二次精煉、保護(hù)澆注、電磁攪拌和二次冷卻技術(shù)的發(fā)展。第三次改造(1986年)，第三次改造的特點(diǎn)是設(shè)備的現(xiàn)代化，工序合理化。山陽軸承鋼的質(zhì)量居日本之首，106，下面就其生產(chǎn)工藝和質(zhì)量水平作一簡介。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。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。但這種試驗結(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)驗得出的。他們將直徑為100mm的GCr15SiMn棒料(、邊緣為2級)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。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。 以上說明，非金屬夾雜物對軸承鋼性能的有害影響因素，歸納起來，可以分為兩個方面。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≤%；≤%。含CaO的點(diǎn)狀夾雜物經(jīng)常是軸承鋼產(chǎn)生裂紋的源泉，佩特爾森(Peterson)根椐點(diǎn)狀夾雜就是裂紋的假設(shè)。然而不可否認(rèn)它也是雜質(zhì)，同樣也會破壞鋼基體組織的連續(xù)性與均勻性。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類硫化物的含量對滾珠軸承的接觸疲勞壽命至少是無害的，甚至是有益的。(相對壽命)=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。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。只有在同一冶煉方法和大量試驗條件下，才有可能確定氧含量和疲勞性能之間的關(guān)系。凝固速率也會影響硫化物在