軸承鋼的新技術(shù)與發(fā)展方向(二)
在熱處理方面，在提高球化退火質(zhì)量，獲得細(xì)小、均勻、球形的碳化物以及縮短退火時(shí)間或取消球化退火工序的研究方面有了進(jìn)展，即盤(pán)條生產(chǎn)采用兩次組織退火，將拉拔后的720℃~730℃再結(jié)晶退火改為760℃的組織退火。這樣可以得到硬度低、球化好、無(wú)網(wǎng)狀碳化物的組織，關(guān)鍵要保證中間拉拔減面率≥14％。該工藝使熱處理爐的效率提高25％~30％。連續(xù)式球化退火熱處理技術(shù)是軸承鋼熱處理的發(fā)展方向。
各國(guó)都在研究和開(kāi)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(guò)改變化學(xué)成分來(lái)提高滲碳速度，其中碳含量由傳統(tǒng)的0.08％~0.20％提高到0.45％左右，滲碳時(shí)間由7小時(shí)縮短到30分鐘。開(kāi)發(fā)了高頻淬火軸承鋼，用普通中碳鋼或中碳錳、鉻鋼，通過(guò)高頻加熱淬火來(lái)代替普通軸承鋼，既簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序又降低了成本，并提高了使用壽命。
日本研制的GCr465、SCM465疲勞壽命比SUJ—2高2~4倍。由于在高溫、腐蝕、潤(rùn)滑條件惡劣的環(huán)境下使用軸承愈來(lái)愈多，過(guò)去使用的M50(CrMo4V)、440C(9Cr18Mo)等軸承鋼已不能滿(mǎn)足使用要求，急需研制加工性能好、成本低、疲勞壽命長(zhǎng)、能適合不同目的和用途的軸承用鋼，如高溫滲碳鋼M50NiL、易加工不銹軸承鋼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(guó)開(kāi)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的接觸疲勞壽命L10和L50分別比GCr15SiMn提高73％和68％，在相同使用條件下，用G015SiMo鋼制造的軸承的使用壽命是GCr15SiMo鋼的兩倍。近年來(lái)，我國(guó)還開(kāi)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的沖擊值提高了66％~104％，斷裂韌性提高了67％，接觸疲勞壽命L10提高了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鋼軸承的壽命明顯提高，可用于重載高速列車(chē)軸承。今后軸承鋼主要向高潔凈度和性能多樣化兩個(gè)方向發(fā)展。提高軸承鋼的潔凈度，特別是降低鋼中的氧含量，可以明顯延長(zhǎng)軸承的壽命。氧含量由28ppm降低到5ppm，疲勞壽命可以延長(zhǎng)1個(gè)數(shù)量級(jí)。為了延長(zhǎng)軸承鋼的壽命，人們多年來(lái)一直致力于開(kāi)發(fā)應(yīng)用精煉技術(shù)來(lái)降低鋼中的氧含量。
通過(guò)不懈的努力，軸承鋼中的最低氧含量已從20世紀(jì)60年代的28ppm降低到90年代的5ppm。目前，我國(guó)可以將軸承鋼中的最低氧含量控制在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化。如設(shè)備轉(zhuǎn)速的提高，需要準(zhǔn)高溫用(200℃以下)軸承鋼(通常采用在SUJ2鋼的基礎(chǔ)上提高Si含量、添加V和Nb的方法來(lái)達(dá)到抗軟化和穩(wěn)定尺寸的目的)；腐蝕應(yīng)用場(chǎng)合，需要開(kāi)發(fā)不銹軸承鋼；為了簡(jiǎn)化工藝，應(yīng)該開(kāi)發(fā)高頻淬火軸承鋼和短時(shí)滲碳軸承鋼；為了滿(mǎn)足航空航天的需要，應(yīng)開(kāi)發(fā)高溫軸承鋼。