国内轴承钢的生产现状及发展

介绍了2002年国内高碳铬轴承钢的产量及品种结构，评述了国内轴承钢生产工艺装备、质量状况和发展方向。     

大型轴承钢锻件发展概况

本文简述了国内外轴承钢的钢种及其发展、轴承钢的生产特点及其冶炼和热加工技术的发展情况.     

不锈轴承钢真空制备过程洁净度及碳化物变化

 为了提高G102Cr18Mo高碳不锈轴承钢的洁净度、细化碳化物组织,采用真空感应熔炼、两次真空自耗重熔、大锻压比锻造的工艺路线,研究了真空处理及大锻压比锻造对化学成分、气体含量、夹杂物分布、二次枝晶间距及碳化物颗粒度的影响。研究结果表明,真空感应熔炼过程(VIM)中,随着铝含量的增加,碳的脱氧能力大幅降低,即使铝质量分数为0.003%也对碳的脱氧能力有明显的阻碍作用;真空自耗重熔过程(VAR)由于高的真空度、高的重熔温度等热力学条件以及反应动力学条件的改善,氧含量显著降低,第一次自耗重熔后氧质量分数从0.001 49%降低至0.000 57%,降低了61.7%,第二次自耗重熔后氧质量分数降低至0.000 50%。真空感应熔炼、真空自耗重熔过程,夹杂物的成分变化不大,主要以Al-Si夹杂为主,其次为Al₂O₃夹杂,再次为MnS夹杂、Mg-Al-Ca、Mg/Ca-Al夹杂。双真空冶炼后,钢中夹杂物主要为0～5 μm的细小夹杂物,未发现大于20 μm的夹杂,含有少量10～20 μm的夹杂,钢的洁净度大幅度提高。在真空自耗锭横断面上,从边部向芯部二次枝晶的形貌变化不大,二次枝晶间距逐渐增大,但是变化趋势缓慢,二次枝晶间距为85～95 μm,这主要得益于低的自耗重熔速度。对真空自耗锭进行大变形处理,最终锻造成40 mm的圆棒,碳化物颗粒的最大尺寸不大于20 μm,平均尺寸为15 μm,且没有碳化物聚集的现象。低的自耗重熔速度和大锻压比锻造是碳化物细化的关键。     

Ce对440C不锈轴承钢夹杂物演变的影响

为探究稀土Ce对440C不锈轴承钢中夹杂物的改性作用,利用实验室MoSi₂电阻炉对440C不锈轴承钢进行稀土Ce处理,采用OM、SEM等系统分析了Ce的添加对440C不锈轴承钢脱氧及夹杂物演变的影响。结果表明,随着Ce加入量的增加,其收得率逐渐升高。Ce的加入使钢中TO质量分数由0.002 5%降低至0.001 2%。未加入Ce的钢中夹杂物主要为Al₂O₃、MnS以及镁铝尖晶石;加入质量分数为0.011 5%的Ce后,夹杂物被改性为以Ce-Al-O为主的夹杂物;当Ce的添加量达到0.036 4%时,夹杂物被完全改性为Ce-O-S夹杂物。适量的Ce可以降低夹杂物尺寸及面积比例,但过量加入会使夹杂物尺寸变大。在本试验条件下,当Ce质量分数为0.011 5%时,钢中夹杂物细小弥散效果最明显。以上结论可为Ce在高碳铬不锈轴承钢中的应用提供参考。     

圆坯连铸GCr15SiMn的成分偏析和接触疲劳寿命研究

利用金属原位分析技术和钻孔化学分析方法对高淬透性轴承钢GCr15SiMn的Φ450 mm连铸圆坯和Φ130 mm圆钢的C、Si、Mn、Cr元素横截面的分布情况进行分析。采用推力片式接触疲劳试验机进行了材料的接触疲劳寿命测试。结果表明：GCr15SiMn连铸圆坯C元素的偏析倾向较大,易产生中心正偏析,而Cr、Si、Mn元素的偏析倾向较小。通过采取稳定低过热度浇铸、三段强电磁搅拌等措施,铸坯的中心碳偏析得以改善。采用(1240±20)℃×5 h高温扩散、初轧首道次变形量≥90 mm大变形轧制的Φ130 mm圆钢的碳偏析可以得到进一步的改善,试验钢在5.3GPa高应力负载下的接触疲劳额定寿命L₁₀达到3.58×10⁶次,接近电渣重熔钢的水平。     

轴承钢GCr15的恒温相变超塑性

研究了ＧＣｒ１５钢在Ａｃ１相变点附近的恒温超塑性特性与变形温度的关系。结果表明，与一些材料一样，该钢也存在恒温相变超塑性现象。当初始应变速率为２．５×１０＾－４ｓ＾－１时，经预调质处理的ＧＣｒ１５钢试样，在７４８℃进行超塑性拉伸试验获得最大延伸率达８００％，流动应力为２４ＭＰａ。与已有的同类研究结果相比，其延伸率提高了２００％以上。     

空心圆柱体GCrl5钢淬火过程的计算机模拟

用有限元法研究了GCr15钢圆柱体在油淬过程中的温度、组织及应力变化。在实测了淬火油换热系数的基础上，对轴对称空心圆柱体淬火时的温度场和组织场进行了模拟。同时运用热弹塑性理论，对圆柱体内外表面点及中心点应力的演化过程进行了模拟。模拟结果表明：圆柱体内表面的冷速小于外表面。在淬火初期，由于热应力的作用使工件表面受拉而心部受压，在发生应力反向前，发生了组织转变，并使表面应力迅速转向，在应力达到最低点后又逐渐回升，最后表面形成了拉应力。心部的应力变化正好相反，最终形成了组织应力型的内应力分布。     

轴承钢淬火衬板的应用

球磨机中的衬板由于直接参加粉磨作业过程,因而磨损消耗量较大。近年来,大多数球磨机用的都是高锰钢衬板,而高锰钢衬板只有在强烈冲击作用下硬化后才能显示出较好的耐磨性。我厂使用的高锰钢衬板,经测试硬度为HRC30左右,说明高锰钢衬板基体大部分仍处于奥氏体状态。而水泥熟料硬度一般为HRC44左右,这就是高锰钢衬板在水泥磨中不耐磨的主要原因之一。从几年的使用情况看,高锰钢衬板在熟料磨中的使用寿命Ⅰ仓为8000～10000小时,即一年左右,在Ⅱ仓中的使用寿命为16000～20000小时,     

GCr15轴承钢连铸过程中热物性参数的研究

借鉴前人实验数据,采用一定的数学方法,对轴承钢的热物性参数进行了研究.结果表明：GCr15轴承钢的液相线温度为1 465.7℃,固相线温度为1 328.4℃,零强度温度为1 380℃左右,零塑性温度为1 330℃左右;在固相区、液固两相区、液相区分别采用不同的公式进行处理,可使结果更加准确,还避免了奇异性.研究结果可为轴承钢连铸工艺有限元模拟提供基础.     

借鉴日本成功经验发展我国轴承钢生产技术

介绍日本发展轴承钢生产技术的有益经验，认为提高我国高碳铬轴承钢质量的根本途径是采用新技术，即发展推广带偏心底出钢的高功率电炉、普及炉外精炼技术、发展连铸技术等，建议发展EF＋LF＋CC的轴承钢生产流程。