国内外轴承材料介绍.doc

PAGE68

PAGE17

国内外轴承材料介绍

第一章国外轴承材料生产技术的发展

滚动轴承零件以点接触或线接触的形式，在高的交应接触应力下长期工作。其工作部位多处于主机的心脏或关节等要害处。主机的精度、寿命和可靠性很大程度上决定于轴承。作为各种机械运动的支承，轴承的工作环境可能是超高温（＞1000℃）、超低温（≤-253℃）、强腐蚀（酸、碱、水和高温苛性纳等）以及超高真空（10-11乇），也可能是强冲击、强磨料磨损、无磁和超高速（dN值达2.2×106以上）等等。苛刻环境要求可能是单项，也可能是多种复合恶劣条件的综合，不论是普通轴承还是特种专用轴承，主机对其寿命、性能和可靠性都提出很高的要求。轴承寿命的影响因素很多，其中材料与热处理所占的份量很大。轴承寿命L10的计算公式为：

L10=a1a2a3

式中：d2——材料系数

C——额定动载荷

P——当量动载荷

ε——指数，球轴承ε=3，滚子轴承ε=10/3

a2和C是与材料和热处理质量有密切关系的因素。额定动载荷C的计算公式为

C=bmfo（icosa）0.7Z2/3D1.8

式中bm——额定动载荷系数，它与材料的冶炼方法、质量、轴承类型有关。

由上边两个计算公式可知，轴承寿命L10与材料系数a2和额定动载荷系数bm成正比关系。轴承技术的进步首先应体现于a2、bm等参数的提高上。轴承的结构特点和工作条件要求轴承材料必须具备高的硬度、高的耐磨性、高的接触疲劳强度、高的弹性极限、良好的冲击韧度、良好的断裂韧度、良好的尺寸稳定性、良好的防锈性能和良好的冷热加工性能等。为保证这些性能要求，轴承用钢的冶金质量必须保证严格的化学成分，特别高的纯净度（低级别的非金属夹杂物），极低的氧含量和残余元素含量，严格的低倍组织和高倍（显微）组织，严格的碳化物不均匀性，严格的表面脱碳层和内部疏松、偏析、显微孔隙等要求；不允许存在裂纹、夹渣、毛刺、折叠、结疤、氧化皮、缩孔、气泡、白点和过烧等表面和内部缺陷。为保证加工性能，对钢材的尺寸精度也有严格要求。轴承用钢的质量是所有合金钢中要求最严格、检验项目最多的钢种。世界公认，轴承钢的水平是一个国家冶金水平的标志。必威体育精装版的冶金技术一般首先在轴承用钢的开发和生产上应用。近30年工业发达国家在轴承用钢的技术上投入极大的人力物力，轴承用钢的新技术、钢的质量和品种得以飞速发展，带动、支持了新材料和轴承工业的技术进步。

第1节真空脱气轴承钢生产技术的发展

60、70年代以前，瑞典、德国、美国和前苏联的轴承钢生产水平代表着世界先进水平。80年代至今，无论从产量、质量，还是从技术水平和世界市场的占有量上，日本都居领先水平。日本有大同、山阳、爱知和高周波四大特殊钢厂，其次是住友金属和神户制钢等公司。日本的轴承钢技术，在60年代初与中国不相上下，但从60年代中期至80年代末历时25年，轴承钢生产技术有6个方面的重大突破，一举达到世界领先水平。这6个重大突破是：

1.1150吨超高功率速熔电弧炉的应用

1965—1975年为60t大功率电炉，1974—1981年为100t超高功率（UHP）电炉，1981—1990年为150t超高功率（Super—UHP）电炉。

1.2炉外精练、真空脱气技术的不断提高

1964年开始应用钢包脱气法，即把钢包放在真空室内，通入惰性气体进行搅拌，使其压力下降到0.5乇，实现脱气，使钢中氧含量从（25—35）×10-6下降到（15—20）×10-6。这种方法不足之处是使碱性大的炉渣也同样搅拌，钢的纯净度难以最大限度地提高。为解决此问题，1968年开始引进循环脱气法（RH法），在0.1乇的高真空下，钢中的氢、氧被脱去，降低夹杂物，而炉渣不被卷入。60吨高功率电炉的使用加上RH脱气，使钢中氧含量从（15—20）×10-6下降到（8.3—15）×10-6。1974年以后，为了配合超高功率电炉的合理使用，引进了钢包精练技术（LF法），即钢包有加热装置，并有搅拌和真空脱气装置，在钢包内完成还原期，形成还原性炉渣，并脱氧、脱硫、脱氢，还能控制钢液温度，同时调整钢液的成份精度。此阶段UHP炉应用加LF加RH法联合使用，使钢中氧含量达到（5—10）×10-6。

1.3连续浇铸的引进

50年代以前均采用顶铸法，50年代以后采用底铸法，相继采用防氧化覆盖剂，惰性气体保护，提高底板砖材质等措施，使底铸法铸成的钢锭的纯洁度也有较大提高。日本从1982年开始引进大断面（370mm×470mm方坯）垂直式连续浇铸技术起，轴承钢生产技术又上了一个新台阶。普通生产是由钢水→铸锭→钢坯→钢材，而连铸法只有钢水→铸坯→钢材。在连续铸坯的过程中采取有效措施隔绝钢水与空气接触，严格控制耐火材料质量，使钢坯的含氧量得以很好地控制，达到（3—8）×10-6范围内。由于凝固阶段采用大功率电磁搅拌