【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準規(guī)定Ti≤30ppm、≤15ppm、[S]≤%。首先是夾雜物的種類和數量，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、數量及分布狀況都影響疲勞壽命。結果表明：擴散退火使縱向和橫向試樣的接觸疲勞強度大大提高。由于淬火加熱溫度不同，殘余碳化物數量固然有變化，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。一般生產普通用途軸承鋼采用電爐流程或轉爐流程；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。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廠家之一，以生產軸承鋼鋼管著稱。1986年新設計一臺LF爐，同時用RH脫氣裝置取代VD。連鑄軸承鋼技術也相應得到了發(fā)展。近年來，日本的軸承產量已達24~25億套/年，而軸承鋼的產量并未增加。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，其產品技術含量大，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，并能夠嚴格操作和嚴格管理。、質量和品種結構 表6~8示出了我國近幾年來主要軸承鋼生產廠家的產量、產品結構和氧含量的變化。鋼包吹氬攪拌設備簡單，能夠達到有效的攪拌并能促進鋼渣反應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，在包中進行脫氣和成分調整，由連鑄機拉坯，這個階段沒有鋼包加熱裝置，為了補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(見表2~3)。在一個殼體內熔煉的同時，在另一殼體內進行其它操作，包括出鋼、補爐、裝料及廢鋼預熱。瑞典是世界軸承鋼及軸承的生產“王國”，歷史悠久，產品質量居世界之冠。 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—殘余碳化物。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。磷會促進加熱時晶粒的長大，使鋼脆性增加而強度降低，易于在淬火時開裂。在球狀夾雜兩側經?？梢钥吹健翱籽ā?，此處較易造成應力裂紋。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。關于硫對疲勞壽命的影響，目前還存在著意見分歧，歸納起來有以下三種觀點[16~20]：一種認為適當提高鋼中硫化物含量有利于壽命的提高；另一種觀點認為硫化物含量增加會降低壽命；還有一種觀點則認為硫化物含量與疲勞壽命關系不大?；谝陨蠈S承的工作條件和破損的分析，對軸承鋼的性能應有如下要求：(1)高的純凈度和高均勻性；(2)足夠的抗壓強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。軸承鋼的生產現(xiàn)狀與發(fā)展首鋼技術研究院1 前言 滾動軸承是重要的機械基礎件，在宇航、軍工、機械制造、鐵路運輸以及汽車制造等行業(yè)中應用十分廣泛。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。認為硫化物有益的觀點，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量，應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，經過30~40年的努力，加強科研，引進先進技術及裝備，優(yōu)化工藝，使軸承鋼的質量躍居世界先進行列。在出鋼至ASEA－SKF鋼包之前，在雙殼爐體內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廠家廣泛采用新工藝、新技術和新裝備，軸承鋼質量已躋身于世界先進水平。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(加熱裝置的建設利用了退役電弧爐的爐蓋、電極和變壓器，投資費用不大)?？傊疄榱吮ＷC長時間充分攪拌，補償其溫降，精煉爐必須具備加熱功能。從量方面看，我國軸承鋼產量已達60萬噸左右，實際上2000年軸承鋼產量已達80萬噸，躍居世界軸承鋼生產大國行列，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軸承鋼的硬件設備，而且2003年矩形坯鑄機將應用末端電磁攪拌以及新上鑄坯緩冷坑等技術，有可能生產[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、碩士和經驗豐富的工程技術人員，能夠滿足軸承鋼試制的需要。在這方面與先進的工業(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達到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、保護澆注、電磁攪拌和二次冷卻技術的發(fā)展。第三次改造(1986年)，第三次改造的特點是設備的現(xiàn)代化，工序合理化。山陽軸承鋼的質量居日本之首，106，下面就其生產工藝和質量水平作一簡介。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，生產工藝復雜，設備較多，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；二是轉爐流程：高爐－鐵水預處理－轉爐－二次精煉－連鑄－軋制；三是特種冶金：真空感應熔煉(VIM)、電渣重熔(ESR)等－軋制或鍛造。但這種試驗結果是用含碳量一定的鋼(%C)，在不同溫度淬火條件下進行實驗得出的。他們將直徑為100mm的GCr15SiMn棒料(、邊緣為2級)在1150℃擴散退火15h，；以未經擴散退火的直徑為100mm的鋼棒改鍛為60mm，在790℃進行球化退火；再將兩者一同加工成疲勞試樣進行試驗。特別是隨著冶煉、澆鑄等技術的進步，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，為了提高軸承鋼質量，國外在標準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”標準中規(guī)定Ti≤30ppm；As≤%；Sn≤%；Sb≤%；Pb≤%；≤%。含CaO的點狀夾雜物經常是軸承鋼產生裂紋的源泉，佩特爾森(Peterson)根椐點狀夾雜就是裂紋的假設。然而不可否認它也是雜質，同樣也會破壞鋼基體組織的連續(xù)性與均勻性。從本世紀70年代初期以來，許多研究結果都指出適當提高鋼中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系。凝固速率也會影響硫化物在