轴承钢分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高碳铬不锈轴承钢和高温轴承钢等四大类。

GCr91.00～1.10O．15～0.35O．25～O．45O．90～1．20O．025O．025GCr9SiMn1.00～1.10O．45～O．75O．95～1.25O．90～1．20O．025O．025GCr150.95～1.05O．15～0.350.25～0.451.40～1.65O．025O．025GCr15SiMnO．95～1.05O．45～O．750.95～1.251.40～1.65O．025O．025 高碳铬轴承钢 表3-52高碳铬轴承钢退火后的硬度牌  号布氏硬度HBS压痕直径／mmGCr9、GCrl5179～2074.2～4.5GCr9SiMn、GCrl5SiMn179～2174．1～4.5   表3-53碳铬轴承高钢的特性和应用牌号主要特性应用举例CCr9耐磨性和淬透性较高，切削性及应变塑性中等，白点形成较敏感，焊接性差，有回火脆性倾向，主要在淬火并低温回火状态使用用于制造转动轴上尺寸较小的钢球和滚子，一般条件下工作的大套圈及滚动体，是一种应用广泛的轴承钢，用于机床、机车、电机及航空的微型轴承及一般轴承；也可以制作弹性、耐磨、接触疲劳强度都要求高的重要机械零件CCrl5淬透性好，耐磨性高，疲劳寿命高，冷加工塑性变形中等，有一定的切削加工性，焊接性差，一般经淬火、低温回火后使用用于制造大型机械轴承的钢球、滚子和套圈，还可以制造耐磨、高接触疲劳强度的较大负荷的机器零件，如牙轮钻头的转动轴、叶片、泵定子、靠模、套筒、心轴、机床丝杠、冷冲模等CCr9SiNn性能与GCr15相近，但淬透性和工艺性能较高用于制造尺寸较大的轴承套圈，可代替GCrl5使用GCrl5Si Mn耐磨性和淬透性比GCrl5更高，冷加工塑性中等，焊接性差，对白点形成敏感，热处理时有回火脆性用于制造大型轴承的套圈、钢球和滚子，还可制造高耐磨、高硬度的零件，如轧辊、量规等，特性和应用与GCrl5相近

用Gleeble-3500热模仿实验机测试了GCr15(0.98%C、1.51%Cr)轴承钢连铸坯的高温力学功能,得出GCr15钢的零塑性温度为1 400 ℃,零强度温度为1 450 ℃,杰出塑性区为1 250～950 ℃,第Ⅲ脆性区为950～600 ℃,并用扫描电镜分析了塑性区与脆性区的断口描摹.研讨结果标明,GCr15钢连铸坯的矫直温度应操控≥950 ℃. gcr15轴承钢的功能 轴承钢首要用于制作翻滚轴承的翻滚体和套圈。因为轴承应具有长寿数、高精度、低发热量、高速性、高刚性、低噪音、高耐磨性等特性，因而要求轴承钢应具有：高硬度、均匀硬度、高弹性极限、高触摸疲惫强度、有必要的耐性、必定的淬透性、在大气的光滑剂中的耐腐蚀功能。为了到达上述功能要求，对轴承钢的化学成分均匀性、非金属夹杂物含量和类型、碳化物粒度和散布、脱碳等要求严厉。轴承钢总体上向高质量、高功能和多种类方向开展。轴承用钢按特性及运用环境划分为：高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高温轴承钢、不锈轴承钢及专用的特种轴承材料。　　    为习惯高温、高速、高负荷、耐蚀、抗辐射的要求，需求研发一系列具有特殊功能的新式轴承钢。为了下降轴承钢的氧含量，开展了真空冶炼、电渣重熔、电子束重熔等轴承钢的冶炼技能。而大批量轴承钢的冶炼由电弧炉熔炼，开展成各种类型初炼炉加炉外精粹。现在，选用容量大于60吨初炼炉＋lf／vd或rh＋连铸＋连轧工艺出产轴承钢，以到达高质量、高功率、低能耗之意图。在热处理工艺方面，由车底式炉、罩式炉开展成接连可控气氛退火炉热处理。现在，接连热处理炉型最长为 150m，加工出产轴承钢的球化安排安稳和均匀，脱碳层小，耗费能量低。　　    20世纪70时代以来，跟着经济开展和工业技能进步，轴承的运用规模扩展；而国际贸易的开展，又推动了轴承钢标准国际化和新技能、新工艺及新配备的开发和运用，功率高、质量高、本钱低的配套技能和工艺配备应运而生。日本和德国等均建成了高洁净度、高质量的轴承钢出产线，使钢的产值敏捷增加，钢的质量和疲惫寿数大幅度进步。日本和 瑞典出产的轴承钢的氧含量降到10ppm以下。80时代晚期，日本山阳特钢公司的先进水平为5.4ppm，到达了真空重熔轴承钢的水平。　　    轴承的触摸疲惫寿数对钢安排的均匀性十分灵敏。进步洁净度(削减钢中的杂质元素和夹杂物含量)，促进钢中的非金属夹杂物和碳化物细微均匀散布，能够进步轴承钢的触摸疲惫寿数。轴承钢运用状态下的安排应是回火马氏体基体上均匀散布着细微的碳化物颗粒，这样的安排能够赋予轴承钢所需求的功能。高碳轴承钢中的首要合金元素有碳、铬、 硅、锰、钒等。　　    怎么取得球化安排是轴承钢出产中的重要问题，控轧控冷是先进轴承钢的重要出产工艺。经过控轧或轧后快冷消除了网状碳化物，取得适宜的准备安排，能够缩短轴承钢球化退火时刻，细化碳化物，进步疲惫寿数。近年来，俄罗斯和日本选用低温控轧(800℃～850℃以下)，轧后选用空冷加短时刻退火，或彻底撤销球化退火工艺，就可得到合格的轴承钢安排。轴承钢的650℃温加工也是新式技能。共析钢或高碳钢热加工前若具有细晶粒安排或在加工进程能构成细晶粒，则在(0.4～0. 6)熔化温度规模内，在必定应变速率下，出现出超塑性。美国海军研讨院(nsp)对5 2100钢进行了650℃温加工实验标明，在650℃下真应变 2.5不发生开裂。因而，有可能以650℃温加工来替代高温加工并与球化退火工艺结合起来，这对简化设备和工序、节省能源、进步质量有重要意义。　　    在热处理方面，在进步球化退火质量，取得细微、均匀、球形的碳化物以及缩短退火时刻或撤销球化退火工序的研讨方面有了开展，即盘条出产选用两次安排退火，将拉拔后的720℃～730℃再结晶退火改为760 ℃的安排退火。这样能够得到硬度低、球化好、无网状碳化物的安排，要害要确保中间拉拔减面率≥14％。该工艺使热处理炉的功率进步25％～30％。接连式球化退火热处理技能是轴承钢热处理的开展方向。　　    各国都在研讨和开发新式轴承钢，扩展运用和替代传统的轴承钢。如快速渗碳轴承钢，经过改动化学成分来进步渗碳速度，其间碳含量由传统的0.08％～0.20％进步到0.45％左右，渗碳时刻由7小时缩短到30 分钟。开发了高频淬火轴承钢，用普通中碳钢或中碳锰、铬钢，经过高频加热淬火来替代普通轴承钢，既简化了出产工序又下降了本钱，并进步了运用寿数。日本研发的gcr465、scm465疲惫寿数比suj—2高2～4倍。因为在高温、腐蚀、光滑条件恶劣的环境下运用轴承愈来愈多，曩昔运用的m50(crmo4v)、440c(9cr18mo)等轴承钢已不能满意运用要求，急需研发加工功能好、本钱低、疲惫寿数长、能合适不同意图和用处的轴承用钢，如高温渗碳钢 m50nil、易加工不锈轴承钢50x18m以及陶瓷轴承材料等。　　    针对gcr15simn钢淬透性低的缺点，我国开发了高淬透性和淬硬性轴承钢gcr15simo，其淬硬性hrc≥60，淬透性j60≥25mm。gcr15simo的触摸疲惫寿数l10和l50别离比gcr15si mn进步73％和68％，在相同运用条件下，用g015simo钢制作的轴承的运用寿数是gcr15simo钢的两倍。近年来，我国还开发了能节省能源、节省资源和抗冲击的gcr4轴承钢。与gcr15比较，gcr4的冲击值进步了66％～104％，开裂耐性进步了67％，触摸疲惫寿数l10进步了12％。gcr4钢轴承选用高温加热—表面淬火热处理工艺。与全淬透的gcr15钢轴承比较，gcr4钢轴承的寿数显着进步，可用于重载高速列车轴承。　　    往后轴承钢首要向高洁净度和功能多样化两个方向开展。进步轴承钢的洁净度，特别是下降钢中的氧含量，能够显着延伸轴承的寿数。氧含量由28ppm下降到5ppm，疲惫寿数能够延伸1个数量级。为了延伸轴承钢的寿数，人们多年来一向致力于开发运用精粹技能来下降钢中的氧含量。经过不懈的尽力，轴承钢中的最低氧含量已从20世纪60 时代的28ppm 下降到90时代的5ppm。现在，我国能够将轴承钢中的最低氧含量操控在 10ppm左右。轴承运用环境的改变要求轴承钢有必要具有功能的多样化。如设备转速的进步，需求准高温用(200℃以下)轴承钢(一般选用在 suj2钢的基础上进步si含量、增加v和nb的方法来到达抗软化和安稳尺度的意图)；腐蚀运用场合，需求开发不锈轴承钢；为了简化工艺，应该开发高频淬火轴承钢和短时渗碳轴承钢；为了满意航空航天的需求，应开发高温轴承钢。

ABSTRACT  In this paper the formation and transformation of non-metallic globular inclusions (Type-D inclusions ) in ball bearing steel production have been studied. There are different kinds of Type-D inclusions in the commercial specimens of bearing steel from SEM inspection. The content of Al have an important effect on inclusions formation in the experiment of the induction furnace. A great amount of MgO·Al2O3 can be formed with higher Al deoxidation in MgO crucible melting. With high content of Ca, the inclusions of MgO·Al2O3 spinel will become calcium-aluminates entirely. It is shown that controlling the content of Ca、Mg、Al in liquid steel have an important function on the Type-D inclusions. It is testified in the experiment of the steel production that Type-D inclusions can be improved by specific slag modification and composition optimization. 一、前 言 轴承钢中搀杂物操控是冶金科研工作者十分关怀的问题，现在常用查验标准中把钢中搀杂物分为A(硫化物)、B（氧化铝）、C（硅酸盐）、D（球状不变形搀杂物），各类搀杂对轴承寿数的损害性按巨细可以排成D→B→C→A的次第。对搀杂物形状来说，球状不变形搀杂对轴承寿数损害极大，钙铝酸盐搀杂物是其间的首要类型之一，搀杂的尺度对轴承疲惫极限的影响极为显着，尺度愈大，疲惫寿数愈短。 关于轴承钢中钙铝酸盐的研讨报导不少，文献指出钙铝酸盐搀杂物的生成自由焓改动（G）在炼钢温度下都是负值[1]，在高碱度精粹渣出产的轴承钢中，总能找到钙铝酸盐和镁铝尖晶石搀杂[4][6]，操控[Ca]、[O]含量，对操控钙铝酸盐搀杂物的构成和成份改动有重要意义[1]，本文对国内某厂轴承钢中D类搀杂物分出描摹、尺度及散布状况进行了调查，从理论上分析了轴承钢出产过程中钙铝酸盐的生成可能性，核算了钢中酸溶铝含量对钢中钙镁含量的影响，并在试验室和工厂试验里调查了各影响要素对钙铝酸盐生成可能性的影响。 二、轴承钢中搀杂物描摹取国内某特钢厂出产的GCr15连铸180×180mm小方坯以及轧制后的45mm棒材，制备成电镜样，选用SEM 调查D类搀杂物的形状、巨细和散布，并使用能谱分析定性判定，发现D类搀杂大致可分为几种：独立钙铝酸盐搀杂物（如图1所示）、独立MgO•Al2O3搀杂物（如图2所示）、Ca-Mg-Al-O复合态搀杂物（如图3所示）、外面包有硫化物的复合搀杂物（如图4所示）。在扫描调查中，独自存在的钙铝酸盐以及复合态搀杂物比较少，而镁铝尖晶石相对较多。经过以上分析标明： 轴承钢中D类搀杂物存在的描摹较为杂乱，有必要区别不同搀杂物性质，进而摸清其生成规矩。有关轴承钢中镁铝尖晶石的构成行为文献[7]现已进行了较为深化的研讨，本文的要点是钙铝酸盐构成机理和操控研讨。             图1独立钙铝酸盐搀杂物    图 2独立MgO•Al2O3搀杂物    图3 Ca-Mg-Al-O复合态搀杂物        图4外面包有硫化物复合球形搀杂物:(a)搀杂物描摹;(b)中心部分能谱;(c)外围部分能谱 三、试验室研讨 （一）试验办法 本试验选用某特殊钢厂出产的轴承钢轧制样，规划了不同成份的炉渣，在10kg感应炉中进行熔炼，探究轴承钢中D 类搀杂物构成规矩及影响条件，要点考虑炉钢中Al，Ca，Mg含量对轴承钢中搀杂物的影响，Al含量以金属纯铝参加钢液的方式调整，Ca含量以添加合金来操控，Mg含量则是冶炼过程中首要因为Al复原MgO炉衬进入钢液而改动。试验的炉渣成分规划规模为：WCaO50～60%、WAl2O325～35%、WMgO5～10%、WSiO28～12%、WCaF20～15%。 试验用轧制好的Φ45mm轴承钢，每炉约7kg，配渣约500g，将钢样和渣一同在中频感应炉中熔化化清之后，参加恰当的合金，取渣样，测温，然后将钢水浇注成小钢锭，成型后在空气中冷却，对获得的渣样和钢样进行成分分析（钢样首要分析了酸溶Al、全Ca、全Mg），并制备钢样进行宏微观安排调查和扫描电镜调查。 （二）试验成果与评论 1、[Al]含量的影响及评论 钢样的分析成果标明，不加铝的钢样微量成分与初始样比较，改动都不太大，[Al]含量为0.01%左右，[Mg]含量在0.0005%左右，[Ca]含量为0.0005%以下；加铝后因为加铝量的不同，[Al]含量为0.1%～0.4%，[Mg]含量为0.0042～0.0057%，[Ca]含量为0.0005%左右；从电镜扫描成果发现，感应炉重熔但没有加Al的钢样中搀杂物的类型与实践出产状况比较类似，其间发现了许多Al2O3搀杂，如图5所示；加Al熔炼的钢中[Al]显着升高，都在0.1～0.4%，在钢中却没有找到独自Al2O3搀杂,而找到一些MgO·Al2O3搀杂，并发现有许多的MgO搀杂存在，如图6、图7所示；在这些钢中都没有找到钙铝酸盐。         图5低[Al]钢中Al2O3搀杂     图6高[Al]钢中MgO搀杂     图7高[Al]钢中MgO搀杂 Al的参加量对搀杂物有很大的影响，操控着搀杂物性质的改动，当钢中[Al]比较低时（0.01%左右），能找到许多Al2O3搀杂；当[Al]比较高时（0.1～0.4%），Al可以和MgO炉衬反响，置换出其间的Mg进入钢液，钢液凝结后就构成MgO·Al2O3和MgO搀杂；一起钢中过高的Mg含量按捺了xCaO•yAl2O3的生成。 2、渣中CaF2和MgO的影响 渣中各成分中，CaF2对搀杂物的构成效果也比较大，不管在铝含量高或许低的时分，参加CaF2都生成了许多MgO·Al2O3搀杂，这有可能是CaF2能腐蚀炉衬，使MgO入钢液中，然后有利于MgO·Al2O3搀杂的生成，如图8所示：    图8 加CaF2钢中MgO·Al2O3搀杂 渣中MgO成分对钢中MgO·Al2O3搀杂的生成影响比较小，在渣系中MgO含量最高的钢中，因为酸溶Al不高，其间没有发现MgO·Al2O3和MgO搀杂；而在渣中MgO含量并不高的钢中，因为酸溶Al比较高，能发现许多的MgO·Al2O3和MgO搀杂生成。 3、[Ca]含量的影响及评论 未经钙处理的钢中，[Al]含量为0.01%左右，[Mg]含量在0.0005%左右，[Ca]含量为0.0005%以下，经电镜调查，发现了许多Al2O3独自存在，如图9所示；进行微量钙处理后，钢样[Al]含量在0.01～0.08%左右，[Mg]含量在0.0005%以下，[Ca]含量在0.0018%～0.0037%，发现钢中只存在许多规矩的球形xCaO·yAl2O3，如图10、图11所示：                                       图9非钙处理钢中Al2O3搀杂        图10 钙处理钢中xCaO·yAl2O3搀杂       图11钙处理钢中xCaO·yAl2O3搀杂 钙对搀杂物变性效果十分显着，高[Ca]含量的轴承钢，其搀杂物都变性为球形钙铝酸盐搀杂，没有生成MgO·Al2O3，这阐明Mg、Ca有必定的操控效果，当Mg占优势的时分，能许多生成MgO·Al2O3，反之则许多生成钙铝酸盐搀杂。 经过试验发现，钢中Al、Ca、Mg含量对D类搀杂物的影响比较重要，因而操控D类搀杂，要从操控 钢中Al、Ca、Mg含量下手。研讨标明，跟着钢中Al含量的添加，Mg含量添加，并且在高碱度渣(WCaO/ WSiO2≥3)条件下，钢中Mg含量添加的趋势愈加显着，然后导致轴承钢中MgO•Al2O3构成的可能性进步。相同，跟着钢中酸溶Al的添加，Ca含量也添加，尤其是在高碱度条件下，影响愈加显着，在钢中低[Mg]的状况下，就会生成球状的xCaO•yAl2O3搀杂物。 试验还标明，钙铝酸盐与MgO•Al2O3的生成有必定的相关联络，依据反响：                               [Ca]+MgO•Al2O3(s)=CaO•Al2O3(s)+[Mg]                  G06=43807-53.33T J/mol         (1)     据炉渣结构的共存理论[2]和热力学平衡，推导了炉渣成份对轴承钢中[Ca]、[Mg]含量影响的理论模型，得出1773K时： lg[%Ca]/[%Mg]= lgNCaO•Al2O3-lgNMgO•Al2O3+0.57     （2） 可以看出在高碱度条件下，钙铝酸盐与MgO•Al2O3很简单彼此转化，当[%Ca]较高时,就会生成钙铝酸盐；相反,当[%Mg]较高时,就会生成MgO•Al2O3，其间Ca、Mg之间的准确联系有待于进一步深化研讨，因而在实践出产中要充沛优化地操控钢中Ca，Mg，Al含量，到达D类搀杂物的最低化。 四、工厂试验研讨 （一）试验办法 此次钢厂试验在确保原根本工艺不变的前提下，着重工艺、炉渣成份和钢中铝含量安稳。分为三种试验计划：一是在LF炉完结精粹后，在渣面添加复合改渣剂1（金属脱氧剂和氧化物），化渣后，进入VD；二是VD后微合金处理（喂入少数复合合金添加剂）；三是在LF炉完结精粹后，添加复合添渣剂2，化渣后，进入VD。 每个计划试验一个浇次（7炉），取2炉试样。每炉别离取LF前、LF炉毕，以及VD后钢样渣样各一个，微合金处理的两炉要在真空处理前、后取样。试验后取钢样渣样进行化学成份分析，并制备电镜样进行搀杂物描摹调查和能谱分析。 （二）试验成果与评论 从成份分析成果可以看出，选用第一种计划，炉渣碱度显着 进步，渣中Al2O3含量也进步，而钢中钙、镁含量为几个ppm，改动不大；选用第二种计划，渣中MgO含量不高，但钢中的钙含量不均匀；选用第三种计划，炉渣碱度进步，渣中MgO含量改动不大，但钢中钙、镁含量显着进步。为了进一步验证钢中氧化物搀杂的品种、描摹和巨细散布状况，本研讨选用SEM进行调查，并结合能谱分析，发现第一种及第二种计划，轴承钢搀杂物中仍存在较多MgO•Al2O3、钙铝酸盐及其复合态脆性不变形搀杂，大多呈现为规矩的球形，巨细在3～10μm左右（见图12、13）。阐明这两种试验计划对下降轴承钢中D类搀杂物的效果不大。而选用第三种计划（见图14），在进步炉渣碱度的一起添加炉渣的流动性和吸附功能，使钢中的大颗粒D类搀杂物削减，首要钢中生成以较细微的镁铝尖晶石为主、Ca-Mg-Al-O复合搀杂共存的D类搀杂物，轴承钢质量有较显着的进步。                图12第一种计划典型      图13第二种计划典型        图14 第三种计划典型 Ca-Mg-Al-O复合搀杂       钙铝酸盐搀杂              镁铝尖晶石搀杂 五、定论 （一）国内某特钢厂实践出产的轴承钢中D类搀杂大致可分为四种：独立钙铝酸盐搀杂物、独立MgO•Al2O3搀杂物、Ca-Mg-Al-O复合态搀杂物、外面包有硫化物的复合搀杂物；其间独立MgO•Al2O3搀杂物在钢中含量最多。 （二）Al含量对钢中搀杂物的生成有很大影响，在MgO炉衬条件下，当有足够多的Al时，可以使MgO复原，然后使钢中构成MgO·Al2O3，乃至生成MgO。 （三）Mg的存在可以按捺钙铝酸盐的生成，一起在含钙较高时，也能按捺MgO·Al2O3的生成，在Mg，Ca含量都低的状况下，简单生成Al2O3搀杂，因而要操控恰当的Mg、Ca、Al，使轴承钢中Al2O3、MgO·Al2O3、xCaO·yAl2O3搀杂总量较少细微而涣散，有关其构成和操控机理需求进一步深化研讨。 （四）经过操控VD炉炉渣的归纳功能，添加钢中搀杂物的吸附效果，可以有效地下降钢中大颗粒搀杂物，且对钢中D类搀杂物有较好的改进效果。 参考文献 1、杨念祖，朱良.轴承钢钙处理时点状搀杂物生成及改动的热力学分析.钢铁，1988，2（No3）:P41-46。 2、张鉴，成国光，王力军，朱荣.冶金熔体的核算热力学. 北京:冶金工业出版社，1998.9.360。 3、Lauri Holappa. Inclusion Control For Castability of Resulphurized Steels. Steelmaking Conference Proceedings 2001:765-777。 4、王博，姜周华，龚伟，战东平，李大亮.GCr15轴承钢搀杂物及全氧含量操控工艺分析.材料与冶金学报，2004，6.vol.3 No.2. 5、邹恒言，刘道第，王国强.GCr15钢点状搀杂成因的讨论.钢铁，1981，11.vol.16 No.11。 6、于平,陈伟庆,冯军,郁听. 高碱度渣精粹的轴承钢中搀杂物研讨.钢铁，2004，7：P20-23。 7、于春梅，缪新德，石超民，杜建峰，朱惠刚，成国光.轴承钢中镁铝尖晶石搀杂物行为研讨.北京科技大学学报，已接纳。

1 齿轮钢现状和发展方向   齿轮在工作时，长期受到变载荷的冲击力、接触应力、脉动弯曲应力及摩擦力等多种应力的作用，还受到加工精度、装配精度、外来硬质点的研磨等多种因素的影响，是极易损坏的零件，因此要求齿轮钢具有较高的强韧性、疲劳强度和耐磨性。为了生产出优质齿轮钢，一方面要求钢厂为用户提供淬透性稳定且适应用户工艺要求的齿轮钢产品，另一方面齿轮厂也要优化现有工艺，引进新工艺来提高齿轮的质量。 与日本、德国、美国生产的齿轮钢相比，中国齿轮钢存在的差距主要是：钢的牌号未形成系列化，产品标准落后；钢的淬透性带较宽，国外钢的淬透性带已经达到4HRC，而中国在6-8HRC左右，并且不够稳定；钢的纯净度较低，从日本、德国、奥地利等国进口的齿轮钢，其氧含量波动在（7-18）×10-6，中国在（15-25）×10-6左右，并且非金属夹杂物弥散程度不够，分布不均，大颗粒夹杂物较多；晶粒度要求不同，中国齿轮钢晶粒度级别一般要求5-8级，而日本特别强调渗碳齿轮钢的晶粒度应不粗于6级；日本开发了低硅抗晶界氧化渗碳钢系列，可使晶界氧化层降低到≤5μm，而SCM420H等Cr-Mo钢为15-20μm；平均使用寿命短，单位产品能耗大，劳动生产率低。此外，在轧制过程中如何保证疏松等低倍缺陷在很小且芯部范围内，也是中国未曾研究的领域，因为低倍组织缺陷会对零件后续加工以及热处理变形带来很多不利影响。 目前，中国汽车用齿轮钢的主体钢种仍是20CrMnTi，该钢种通常采用气体渗碳工艺，由于渗碳气氛中氧化性气体的存在，导致渗层中对氧亲和力较大的元素Si、Mn、Cr在晶界处发生氧化，形成晶界氧化层。晶界氧化层的发生会导致渗层Si、Mn、Cr等合金元素固溶量下降，降低渗层的淬透性，从而降低渗层的硬度并导致非马氏体组织的产生，进而显著降低齿轮的疲劳性能。为解决这一问题可以采用两种手段：1）采用特殊的热处理工艺。真空渗碳可降低渗碳气氛中的氧势，从而可以较为有效地减小渗碳层晶界氧化的发生程度；稀土渗碳工艺也可以降低晶界氧化程度，由于稀土优先在工件表面富集并择优沿钢的晶界扩散，而且与氧的亲合力远比Si、Mn、Cr高得多，它将优先与氧结合,阻碍氧原子继续向内扩散，从而有助于减轻非马氏体组织的产生。2）通过合金设计，开发抗晶界氧化的齿轮钢。Ni、Mo具有很强的抗氧化能，Cr元素次之，Mn抗氧化能力弱，而Si的抗氧化能力最弱（Si氧化倾向是Cr、Mn的10倍）。因此为减小晶界氧化并保证淬透性，在齿轮钢成分设计时，应适当降低易氧化元素的含量，特别是Si的含量，相应地提高难氧化元素Ni、Mo的含量。据报道，将Si、Mn、Cr分别控制在0.05%、0.35%、0.01%可以完全抑制表面组织异常，而且即使在1000℃也很少有晶界氧化的发生。 为满足汽车行业高性能以及轻量化的发展要求，未来应重点开发：淬透性带窄的齿轮钢、超低氧渗碳钢、低晶界氧化层渗碳钢、超细晶粒渗碳钢、提高高温硬度和高温抗软化渗碳钢、易切削齿轮钢、冷锻齿轮用钢等。  2 轴承钢现状和发展方向   轴承广泛应用于矿山机械、精密机床、冶金设备、重型装备与高档轿车等重大装备领域和风力发电、高铁动车及航空航天等新兴产业领域。中国生产的轴承主要为中低端轴承和小中型轴承，表现为低端过剩和高端缺乏。与国外相比，在高端轴承和大型轴承方面存在较大差距。中国高速铁路客车专用配套轮对轴承全部需要从国外进口。在航空航天、高速铁路、高档轿车及其他工业领域用的关键轴承上，中国轴承在使用寿命、可靠性、Dn值与承载能力等方面与先进水平存在较大差距。例如，国外汽车变速箱轴承的使用寿命最低50万公里，而国内同类轴承寿命约10万公里，且可靠性、稳定性差。   航空方面   作为航空发动机的关键基础零部件，国外正在研发推力比为15-20的第2代航空发动机轴承，准备在2020年前后装配到第5代战机中。近10年来，美国研发了第2代航空发动机用轴承钢，其代表性钢种为耐500℃的高强耐蚀轴承钢CSS-42L和耐350℃高氮不锈轴承钢X30（Cronidur30），中国则在进行第2代航空发动机用轴承的研发。   汽车方面   对于汽车轮毂轴承，中国目前广泛应用的是第1代和第2代轮毂轴承（球轴承），而欧洲已广泛采用第3代轮毂轴承。第3代轮毂轴承的主要优点是可靠、有效载荷间距短、易安装、无需调整、结构紧凑等。目前，中国引进车型大多采用这种轻量化和一体化结构轮毂轴承。   铁路车辆方面   目前，中国铁路重载列车用轴承采用国产电渣重熔G20CrNi2MoA渗碳钢制造，而国外已经将超高纯轴承钢（EP钢）的真空脱气冶炼技术、夹杂物均匀化技术（IQ钢）、超长寿命钢技术（TF钢）、细质化热处理技术、表面超硬化处理技术和先进的密封润滑技术等应用到轴承的生产和制造，从而大幅度提升了轴承的寿命与可靠性。中国电渣轴承钢不仅质量低，而且成本比真空脱气钢高出2000-3000元/吨，未来中国需要开发超高纯、细质化、均匀化与质量稳定的真空脱气轴承钢取代目前采用的电渣轴承钢。   风电能源方面   对于风电轴承，目前中国还无法生产技术含量较高的主轴轴承和增速器轴承，基本依靠进口，3MW以上风电机组配套轴承的国产化问题还没有解决。国外为了提高风电轴承的强度、韧性和使用寿命，采用了新型特殊热处理钢SHX（40CrSiMo），对于偏航和变浆轴承，通过表面感应淬火热处理控制淬硬层深度、表面硬度、软带宽度和表面裂纹；对于增速器轴承和主轴轴承采用碳氮共渗，使零件表面得到较多稳定残余奥氏体体积分数（30%-35%）和大量细小碳化物、碳氮化物，提高了轴承在污染润滑工况下的使用寿命。 为提高轧机轴承的使用寿命以及运转精度，未来需要进行轧机用GCr15SiMn和G20Cr2Ni4等轴承钢的超高纯真空脱气冶炼和轴承表层大奥氏体量控制热处理等技术的研发。日本NSK与NTN轴承公司分别开发了表面奥氏体强化技术，即通过增加表层奥氏体含量，开发出了TF轴承和WTF轴承，从而将轴承的寿命提高了6-10倍。 未来中国轴承钢的研发方向主要体现在四个方面： 一是经济洁净度：在考虑经济性的前提下，进一步提高钢的洁净度，降低钢中的氧和钛含量，达到轴承钢中的氧与钛的质量分数分别小于6×10-6和15×10-6的水平，减小钢中夹杂物的含量与尺寸，提高分布均匀性。 二是组织细化与均匀化：通过合金化设计与控轧控冷工艺的应用，进一步提高夹杂物与碳化物的均匀性，降低和消除网状和带状碳化物，降低平均尺寸与最大颗粒尺寸，达到碳化物的平均尺寸小于1μ m的目标；进一步提高基体组织的晶粒度，使轴承钢的晶粒尺寸进一步细化。 三是减少低倍组织缺陷：进一步降低轴承钢中的中心疏松、中心缩孔与中心成分偏析，提高低倍组织的均匀性。 四是轴承钢的高韧性化：通过新型合金化、热轧工艺优化与热处理工艺研究，提高轴承钢的韧性。3 弹簧钢现状和发展方向   弹簧钢主要用于汽车、发动机制造业以及铁路行业。目前，中国弹簧钢产品存在的问题是，中低端产品过剩，高端及特殊品种缺乏；中国弹簧钢在纯净度、抗疲劳性、表面质量以及质量稳定性等方面与国外存在较大差距，无法满足高档乘用车悬架簧、气门弹簧、铁路及重载货车专用弹簧等对弹簧钢性能的要求。中国高档次及深加工弹簧钢仍然依赖进口。进口品种主要为轿车用弹簧钢、铁道用弹簧圆钢、油泵阀门弹簧钢丝等。 虽然降低钢中氧及夹杂物含量是获得纯净钢的一种途径，但是要想得到零夹杂的弹簧钢比较困难，为此有研究者提出了氧化物冶金技术，这是一种有效的晶粒细化的方法，是实现钢铁材料强度与韧性成倍提高的最有效方法。它利用钢中细小弥散的高熔点非金属夹杂物，主要是氧化物、硫化物以及氮化物，作为晶内铁素体的形核核心，从而起到细化晶粒的作用。国内外已经对Ti、Zr氧化物体系做了系统的研究，认为含钛氧化物是最理想的。在奥氏体晶粒内钛的氧化物质点成为针状铁素体有效形核地点，促进晶内铁素体形成。但是，由于钢种成分的限制，钛氧化物冶金的推广受到了限制。最近几年开始对稀土元素进行研究，可以利用稀土元素的强脱氧脱硫能力及产物熔点高的特点来研究稀土氧化物对钢材性能的影响。 汽车行业对悬簧强度的要求越来越高，设计应力提高到1100-1200MPa，为此日本开发出添加合金来提高强度和提高耐腐蚀疲劳强度的钢材。中国弹簧钢无法满足高档乘用车悬架簧用钢性能需求，强度1200MPa及以上悬架弹簧产品用弹簧钢全部依赖进口。然而，近年来，为规避资源风险、降低成本和实现原材料的全球化供给，强烈要求使用标准钢（SAE9254）维持高强度，而且强烈要求提高钢的韧性，因此越来越多地采用喷丸硬化处理取代处理费用高的表面硬化热处理。喷丸硬化处理将压缩残余应力作用于表面，可提高抗疲劳强度，减小表面缺陷的影响程度，因此近年来将它视为表面处理不可或缺的技术。随着表面强化技术的发展，悬簧的设计应力也达到了1200MPa级。预计今后对高强度悬簧用钢的强度、韧性和耐腐蚀性及耐用性的要求将越来越高。未来，随着汽车轻量化，发展高强度、优良抗弹减性能和抗疲劳性能的汽车悬架用弹簧钢是提高中国高端装备零部件自主配套能力、有效替代进口的必然趋势。所有弹簧产品中，气门弹簧对材料要求最为严格，特别是高应力及异型截面气门弹簧对材料要求近乎苛刻。例如，要求抗拉强度达到2000MPa；对氧化物、硫化物的夹杂物等级要求均达到0级；异型截面材料对曲率、长短轴等有特殊要求。目前，国外气门弹簧专用弹簧钢生产主要集中在日本、韩国、瑞典，生产企业有日本铃木、三兴、住友、神钢钢线、韩国KisWire、瑞典Garphyttan等，几乎垄断了中国全部异型截面和高应力气门弹簧钢市场。2000年以后，随着新型发动机的开发，对发动机的旋转速度和轻量化、紧凑化的要求越来越高，因此日本开始采用2100-2200MPa的OT钢丝。在此情况下，不仅要调整合金成分，还要对现有制造工艺进行改进，低温弥散硬化成为必不可少的工艺。然而，低温弥散硬化后的弹簧形状发生变化，为了提高形状和尺寸的控制精度，控制整个制造工序中的形状变化的技术开始引人关注。 未来，为满足高端弹簧基础零部件国产化的发展需求，应不断开发高性能弹簧钢产品，一方面是向高强度方向发展，要求在高应力下同时提高疲劳寿命和抗松弛性能；另一方面是向功能性方向发展，根据不同的用途，要求具有耐蚀性、非磁性、导电性、耐磨性、耐热性等。

滑动轴承（slidingbearing），在滑动摩擦下工作的轴承。滑动轴承工作平稳、可靠、无噪声。在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，还可以大大减小摩擦损失和表面磨损，油膜还具有一定的吸振能力。但起动摩擦阻力较大。轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦。为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动轴承材料。常用的滑动轴承材料有轴承合金（又叫巴氏合金或白合金）、耐磨铸铁、铜基和铝基合金、粉末冶金材料、塑料、橡胶、硬木和碳-石墨，聚四氟乙烯（PTFE）、改性聚甲醛（POM）、等。滑动轴承应用场合一般在低速重载工况条件下，或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位。　　将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件，叫滚动轴承（rollingbearing）。滚动轴承一般由外圈，内圈，滚动体和保持架组成。其中内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转，外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用，滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命，保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。　　滚动轴承使用维护方便，工作可靠，起动性能好，在中等速度下承载能力较高。与滑动轴承比较，滚动轴承的径向尺寸较大，减振能力较差，高速时寿命低，声响较大。滚动轴承中的向心轴承（主要承受径向力）通常由内圈、外圈、滚动体和滚动体保持架4部分组成。内圈紧套在轴颈上并与轴一起旋转，外圈装在轴承座孔中。在内圈的外周和外圈的内周上均制有滚道。当内外圈相对转动时，滚动体即在内外圈的滚道上滚动，它们由保持架隔开，避免相互摩擦。推力轴承分紧圈和活圈两部分。紧圈与轴套紧，活圈支承在轴承座上。套圈和滚动体通常采用强度高、耐磨性好的滚动轴承钢制造，淬火后表面硬度应达到HRC60～65。保持架多用软钢冲压制成，也可以采用铜合金夹布胶木或塑料等制造。滚动轴承和滑动轴承的区别首先表象在结构上，滚动轴承是靠滚动体的转动来支撑转动轴的，因而接触部位是一个点，滚动体越多，接触点九越多；滑动轴承是靠平滑的面来支撑转动轴的，因而接触部位是一个面。其次是运动方式不同，滚动轴承的运动方式是滚动；滑动轴承的运动方式是滑动，因而摩擦形势上也就完全不相同。

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