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SIAIF不銹鋼軸承
軸承鋼是用于生產(chǎn)制造滾珠、滾柱和軸承套圈的鋼。軸承在工作時(shí)承載著諸多的壓力和磨擦力,因而需要軸承鋼有高而均衡的硬度標(biāo)準(zhǔn)和耐磨性,及其高的彈性極限。對(duì)軸承鋼的化學(xué)成分的均衡性、非金屬材料夾雜物的含量和分布、碳化物的分布等需要都非常嚴(yán)格,是任何鋼鐵生產(chǎn)中需要非常嚴(yán)格的鋼種之一。
軸承鋼的分類
1976年國際標(biāo)準(zhǔn)化ISO將有些通用的軸承鋼號(hào)歸入國際標(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)。有的國家增多一種類別為特殊用途的軸承鋼或合金。國內(nèi)已歸入標(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。
近五十年來國內(nèi)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、金屬陶瓷等獲得了較大的進(jìn)展。高碳鉻軸承鋼GCr15是大部分國家產(chǎn)量非常大的軸承鋼,含碳Wc為1%左右,含鉻量Wcr為1.5%左右,從1901年出現(xiàn)至今100多年來,具體成分基本沒有改變,隨之科技創(chuàng)新的不斷進(jìn)步,科學(xué)研究工作任在繼續(xù),產(chǎn)品品質(zhì)不斷提升,占大部分國家軸承鋼生產(chǎn)總量的80%以上。以至于現(xiàn)在我們所說的軸承鋼如果沒有特殊的詳細(xì)說明,那就是指GCr15。
軸承鋼的應(yīng)用
軸承鋼適用于生產(chǎn)制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體和套圈。由于軸承應(yīng)具有壽命長、精度高、低發(fā)熱量、高速性、高剛性、噪音低、高耐磨性等特點(diǎn),因而需要軸承鋼應(yīng)具有:硬度高的、均衡硬度標(biāo)準(zhǔn)、高韌性極限、高接觸疲勞強(qiáng)度、必須的韌性、一定的淬透性、在大氣環(huán)境的潤滑液中的耐蝕性能。為了更好地達(dá)到上述性能需要,對(duì)軸承鋼的化學(xué)成分均衡性、非金屬材料夾雜物含量和類型、碳化物粒度和分布、脫碳等需要嚴(yán)格。軸承鋼總體上向高品質(zhì)、高性能和多品種方向發(fā)展趨勢。軸承用鋼按特點(diǎn)及應(yīng)用環(huán)境劃分為:高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高溫軸承鋼、不銹軸承鋼及專用的特種軸承材料。
各國都在研究和研發(fā)新型軸承鋼,擴(kuò)大應(yīng)用和代替?zhèn)鹘y(tǒng)的軸承鋼。如快速滲碳軸承鋼,通過改變化學(xué)成分來提升滲碳速度,其中碳含量由傳統(tǒng)的0.08%~0.20%提升到0.45%左右,滲碳時(shí)間由7小時(shí)縮短到30 分鐘。研發(fā)了高頻淬火軸承鋼,用普通中碳鋼或中碳錳、鉻鋼,通過高頻加熱淬火來代替普通軸承鋼,既簡化了生產(chǎn)工序又降低了成本,并提升了使用期限。日本研發(fā)的GCr465、SCM465疲勞使用壽命比SUJ?2高2~4倍。由于在高溫、腐蝕、潤滑條件惡劣的環(huán)境下使用軸承愈來愈多,過去使用的M50(CrMo4V)、440C(9Cr18Mo)等軸承鋼已不能滿足使用要求,急需研發(fā)生產(chǎn)加工性能好、低成本、疲勞壽命長、能適合不同目的和用途的軸承用鋼,如高溫滲碳鋼 M50NiL、易生產(chǎn)加工不銹軸承鋼50X18M以及陶瓷軸承材料等。
針對(duì)GCr15SiMn鋼淬透性低的弱點(diǎn),我國研發(fā)了高淬透性和淬硬性軸承鋼GCr15SiMo,其淬硬性HRC≥60,淬透性J60≥25mm。GCr15SiMo的接觸疲勞使用壽命L10和L50分別比GCr15Si Mn提升73%和68%,在相同使用條件下,用G015SiMo鋼制造的軸承的使用期限是GCr15SiMo鋼的兩倍。近年來,我國還研發(fā)了能節(jié)約能源、節(jié)約資源和抗沖擊的GCr4軸承鋼。與GCr15相比,GCr4的沖擊值提升了66%~104%,斷裂韌性提升了67%,接觸疲勞使用壽命L10提升了12%。GCr4鋼軸承采用高溫加熱?表面淬火熱處理工藝。與全淬透的GCr15鋼軸承相比,GCr4鋼軸承的使用壽命明顯提高,可用于重載高速列車軸承。
以后軸承鋼主要向高潔凈度和性能多樣性兩個(gè)方向發(fā)展。提升軸承鋼的潔凈度,特別是降低鋼中的氧含量,能夠 非常明顯增加軸承的使用壽命。氧含量由28ppm降低到5ppm,疲勞使用壽命能夠 增加1個(gè)數(shù)量級(jí)。為了更好地增加軸承鋼的使用壽命,人們數(shù)年來始終致力研發(fā)應(yīng)用精煉技術(shù)來降低鋼中的氧含量。通過不懈的努力,軸承鋼中的低氧含量已從20世紀(jì)60 年代的28ppm 降低到90年代的5ppm,F(xiàn)在,我國能夠 將軸承鋼中非常低的氧含量控制在 10ppm左右。軸承使用環(huán)境的變化要求軸承鋼必須具備性能的多樣性。如設(shè)備轉(zhuǎn)速的提升,需要準(zhǔn)高溫用(200℃以下)軸承鋼(通常采用在 SUJ2鋼的基礎(chǔ)上提升Si含量、添加V和Nb的方法來達(dá)到抗軟化和穩(wěn)定尺寸的目的);腐蝕應(yīng)用場合,
需要研發(fā)不銹軸承鋼;為了更好地簡化工藝,應(yīng)該開發(fā)高頻淬火軸承鋼和短時(shí)滲碳軸承鋼;為了滿足航空航天的需要,應(yīng)開發(fā)高溫軸承鋼。
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