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，獲得細小、均勻、球形的碳化物以及縮短退火時間或取消球化退火工序的研究方面有了進展，即盤條生產(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。
各國都在研究和開發(fā)新型軸承鋼，擴大應(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，滲碳時間由7小時縮短到30分鐘。開發(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，急需研制加工性能好、成本低、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、易加工不銹軸承鋼50X18M以及陶瓷軸承材料等。針對GCr15SiMn鋼淬透性低的弱點，我國開發(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，我國還開發(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軸承。今后軸承鋼主要向高潔凈度和性能多樣化兩個方向發(fā)展。提高軸承鋼的潔凈度，特別是降低鋼中的氧含量，可以明顯延長軸承的壽命。氧含量由28ppm降低到5ppm，疲勞壽命可以延長1個數(shù)量級。為了延長軸承鋼的壽命，人們多年來一直致力于開發(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，軸承鋼中的最低氧含量已從20世紀60年代的28ppm降低到90年代的5ppm。目前，我國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的方法來達到抗軟化和穩(wěn)定尺寸的目的)；腐蝕應(yīng)用場合，需要開發(fā)不銹軸承鋼；為了簡化工藝，應(yīng)該開發(fā)高頻淬火軸承鋼和短時滲碳軸承鋼；為了滿足航空航天的需要，應(yīng)開發(fā)高溫軸承鋼。