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高碳鉻軸承鋼GCr15是世界上生產(chǎn)量最大的軸承鋼,含碳Wc為1%左右,含鉻量Wcr為1.5%左右,從1901年誕生至今100多年來,主要成分基本沒有改變,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,研究工作任在繼續(xù),產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高,占世界軸承鋼生產(chǎn)總量的80%以上。以至于軸承鋼如果沒有特殊的說明,那就是指GCr15。

我國已生產(chǎn)高碳鉻不銹軸承鋼,主要鋼號(hào)有9Cr18;滲碳軸承鋼,主要鋼號(hào)有G20CrMo;鉻軸承鋼,主要鋼號(hào)有GCr15。

2、90噸及以上轉(zhuǎn)爐冶煉→100噸及以上LF爐精煉→100噸及以上RH爐真空處理→合金鋼方坯或矩形坯連鑄→(如:320mm×340mm、240mm×240mm)緩冷或熱送→軋材→精整→檢驗(yàn)入庫。

軸承在工作時(shí)承受著極大的壓力和摩擦力,所以要求軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性,以及高的彈性極限。對(duì)軸承鋼的化學(xué)成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分嚴(yán)格,是所有鋼鐵生產(chǎn)中要求最嚴(yán)格的鋼種之一。1976年國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO將一些通用的軸承鋼號(hào)納入國際標(biāo)準(zhǔn),將軸承鋼分為:全淬透型軸承鋼、表面硬化型軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼等四類共17個(gè)鋼號(hào)。

有的國家增加一個(gè)類別為特殊用途的軸承鋼或合金。我國已納入標(biāo)準(zhǔn)的軸承鋼分類方法與ISO相似,分別對(duì)應(yīng)為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹耐蝕軸承鋼、高溫軸承鋼四大類。近五十年來我國還在軸承鋼鋼種及其軸承用材料方面,如無鉻軸承鋼、中碳軸承鋼、特殊用途軸承鋼及合金、金屬陶瓷等取得了很大的進(jìn)展。

基本要求

根據(jù)以上對(duì)軸承用鋼的基本要求,對(duì)軸承用鋼的冶金質(zhì)量提出以下的基本要求;

①嚴(yán)格的化學(xué)成分要求。

一般軸承用鋼主要是高碳鉻軸承鋼,即含碳量1%左右,加入1.5%左右的鉻,并含有少量的錳、硅元素的過共析鋼。鉻可以改善熱處理性能、提高淬透性、組織均勻性、回火穩(wěn)定性,又可以提高鋼的防銹性能和磨削性能。

但當(dāng)鉻含量超過1.65%時(shí),淬火后會(huì)增加鋼中殘余奧氏體,降低硬度和尺寸穩(wěn)定性,增加碳化物的不均勻性,降低鋼的沖擊韌性和疲勞強(qiáng)度。為此,高碳鉻軸承鋼中的含鉻量一般控制在1,65%以下。只有嚴(yán)格控制軸承鋼中的化學(xué)成分,才能通過熱處理工序獲得滿足軸承性能的組織和硬度。

②較高的尺寸精度要求,對(duì)于使用在高速鐓鍛機(jī)上鍛造的熱軋退火棒料,應(yīng)該對(duì)其尺寸精度有更高的要求。

滾動(dòng)軸承用鋼要求鋼材尺寸精度較高,這是因?yàn)榇蟛糠州S承零件都要經(jīng)過壓力成型。為了節(jié)省材料和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,絕大部分軸承套圈都是經(jīng)過鍛造成型,鋼球是經(jīng)過冷鐓或熱軋成型,小尺寸的滾子也是經(jīng)過冷鐓成型。如果鋼材的尺寸精度不高,就無法精確地計(jì)算下料尺寸和重量,而不能保證軸承零件的產(chǎn)品質(zhì)量,也容易造成設(shè)備和模具的損壞。

③特別嚴(yán)格的純潔度要求。

鋼的純潔度是指鋼中所含非金屬夾雜物的多少,純潔度越高,鋼中的非金屬夾雜物越少。軸承鋼中的氧化物、硅酸鹽等有害夾雜物是導(dǎo)致軸承早期疲勞剝落、顯著降低軸承壽命的主要原因。特別是脆性夾雜物危害最大,由于在加工過程中容易從金屬基體上剝落下來,嚴(yán)重影響軸承零件精加工后的表面質(zhì)量。因此,為了提高軸承的使用壽命和可靠性,必須降低軸承鋼中夾雜物的含量。

④嚴(yán)格的低倍組織和顯微(高倍)組織要求。

軸承鋼的低倍組織是指一般疏松、中心疏松和偏析,顯微(高倍)組織包括鋼的退火組織、碳化物網(wǎng)狀、帶狀和液析等。碳化物液析硬而脆,它的危害性與脆性夾雜物相同。網(wǎng)狀碳化物降低鋼的沖擊韌性,并使之組織不均勻,在淬火時(shí)容易變形與開裂。帶狀碳化物影響退火和淬火回火組織以及接觸疲勞強(qiáng)度。低、高倍組織的優(yōu)劣對(duì)滾動(dòng)軸承的性能和使用壽命有很大的影響,所以,在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)低、高倍組織有著嚴(yán)格的要求。

⑤特別嚴(yán)格的表面缺陷和內(nèi)部缺陷要求。

對(duì)軸承鋼而言,表面缺陷包括裂紋、夾渣、毛刺、結(jié)疤、氧化皮等,內(nèi)部缺陷包括縮孔、氣泡、白點(diǎn)、嚴(yán)重的疏松和偏析等。這些缺陷對(duì)于軸承的加工、軸承的性能和壽命有很大的影響,在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定不允許出現(xiàn)這些缺陷。

⑥嚴(yán)格的碳化物不均勻性要求。

在軸承鋼中,如果出現(xiàn)嚴(yán)重的碳化物分布不均勻,則在熱處理加工過程中就容易造成組織和硬度的不均勻,鋼的組織不均勻性對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度有較大的影響。另外,嚴(yán)重的碳化物不均勻性還容易使軸承零件在淬火冷卻時(shí)產(chǎn)生裂紋,碳化物不均勻性還會(huì)導(dǎo)致軸承的壽命降低因此,在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中,對(duì)不同規(guī)格的鋼材均有明確的特別要求。

⑦嚴(yán)格的表面脫碳層深度要求。

在軸承材料標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)鋼材表面脫碳層有著嚴(yán)格的規(guī)定,如果表面脫碳層超出標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定范圍,且在熱處理前的加工過程中又沒有將其全部清除掉,則在熱處理淬火過程中就容易產(chǎn)生淬火裂紋,造成零件的報(bào)廢。

⑧其他要求。

在軸承鋼材料標(biāo)準(zhǔn)中還對(duì)軸承鋼的冶煉方法、氧含量、退火硬度、斷口、殘余元素、火花檢驗(yàn)、交貨狀態(tài)、標(biāo)識(shí)等有嚴(yán)格的要求。

性能要求

為了滿足以上對(duì)動(dòng)軸承的性能的要求,對(duì)軸承鋼材料提出了以下一些基本的性能要求:

1、高的接觸疲勞強(qiáng)度,

2、熱處理后應(yīng)具有高的硬度或能滿足軸承使用性能要求的硬度,

3、高的耐磨性、低的摩擦系數(shù),

4、高的彈性極限,

5、良好的沖擊韌性和斷裂韌性,

6、良好的尺寸穩(wěn)定性,

7、良好的防銹性能,

8、良好的冷、熱加工性能。

制造要求

夾雜物的含量和鋼中氧含量密切相關(guān),氧含量越高,夾雜物數(shù)量就越多,壽命就越短。

夾雜物和碳化物粒徑越大、分布越不均勻,使用壽命也越短,而它們的大小、分布狀況與使用的冶煉工藝和冶煉質(zhì)量密切相關(guān),生產(chǎn)軸承鋼的主要工藝是連鑄以及電爐冶煉+電渣重熔工藝冶煉,還有少量采用真空感應(yīng)+真空自耗的雙真空或+多次真空自耗等工藝來提高軸承鋼的質(zhì)量。

對(duì)軸承鋼的冶煉質(zhì)量要求很高,需要嚴(yán)格控制硫、磷、氫等含量以及非金屬夾雜物和碳化物的數(shù)量、大小和分布狀況,因?yàn)榉墙饘賷A雜物和碳化物的數(shù)量、大小和分布狀況對(duì)軸承鋼的使用壽命影響很大,往往軸承的失效就是在大的夾雜或碳化物周圍產(chǎn)生的微裂紋擴(kuò)展而成。

我國大連鋼廠,大冶鋼廠是生產(chǎn)軸承鋼的主要產(chǎn)地。目前主要輸往香港和東南亞地區(qū)。我國主要從日本、德國進(jìn)口軸承鋼。

產(chǎn)品包裝

直徑小于20mm要打包交貨,大于20mm時(shí)可以裸裝交貨。對(duì)冷拔 鋼應(yīng)涂防銹油。貨物出廠前應(yīng)附質(zhì)量保證書、注明鋼號(hào)、爐號(hào)、重量、規(guī)格、化學(xué)成分、檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及檢驗(yàn)結(jié)果。

規(guī)格外觀

規(guī)格主要有圓鋼、扁鋼、鋼絲,鋼材表面應(yīng)加工良好 。不得有裂紋、折疊、結(jié)疤和夾雜。冷拉鋼表面還應(yīng)光滑、干凈、無氧化皮。

伴隨著軸承制造業(yè)的持續(xù)、較快發(fā)展,軸承鋼市場前景被看好。國內(nèi)軸承鋼生產(chǎn)廠家正積極研發(fā)軸承鋼新品種,軸承制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展立足高端產(chǎn)品是未來的主要趨勢。

為了實(shí)現(xiàn)兩會(huì)提出的經(jīng)濟(jì)增長目標(biāo),各地城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程掀起施工高潮,鐵路、保障房、水利、港口、機(jī)場等重大工程項(xiàng)目的密集開工帶動(dòng)了工程機(jī)械制造業(yè)的復(fù)蘇,拉動(dòng)工程機(jī)械需求,軸承鋼市場需求也隨之釋放。同時(shí)鐵礦石、焦炭、高鉻等鋼鐵原材料市場價(jià)格持續(xù)高位運(yùn)行,使軸承鋼生產(chǎn)成本不斷攀升,剛性成本的推動(dòng),促使鋼廠的出廠價(jià)格上調(diào),從而進(jìn)一步帶動(dòng)軸承鋼市場價(jià)格的上升,這兩方面利好因素穩(wěn)定了增長拉動(dòng)了內(nèi)需。

產(chǎn)業(yè)洞察研究資料《2013年中國軸承鋼產(chǎn)業(yè)深度研究報(bào)告》顯示目前國內(nèi)軸承制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁,對(duì)軸承鋼市場平穩(wěn)向好將帶來利好效應(yīng)。一批高端軸承需求量大幅增長,如航空航天軸承、機(jī)床主軸用高速精密軸承、高速電主軸軸承、光伏行業(yè)機(jī)床用精密軸承、高鐵軸承、汽車軸承、起重機(jī)用滑輪軸承等等。