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軸承鋼生產過程中夾雜物控制研究的啟示

  軸承鋼作為一種重要的特殊鋼,主要用于制造滾動軸承的滾動體和套圈,其應用覆蓋了工業、農業及軍事等諸多領域。軸承鋼的質量直接影響到設備轉動部件的壽命,從而最終影響到設備運行的安全可靠程度。世界各國在滿足科技發展對軸承鋼產量要求的同時,都把重心放在了提高現有產品質量和高性能新型軸承鋼產品品種的研發上。


  影響軸承鋼接觸疲勞壽命的三個主要因素是硬度、鋼中夾雜物和氫含量。據統計,由鋼中非金屬夾雜物和碳化物不均勻等冶金質量缺陷所引起的失效數占總失效數的65%。鋼中非金屬夾雜物主要來源于冶煉過程中產生的脫氧產物、鋼液凝固時析出的硫化物和碳氮化物,以及出鋼時殘留的鋼渣、連鑄過程中鋼液對耐火材料的侵蝕以及鋼液的二次氧化等。鋼中非金屬夾雜物的組成、形貌、尺寸、數量以及分布受鋼液純凈度的控制,夾雜物的存在影響了了鋼在鑄態及熱處理狀態下的組織均勻性,從而最終影響軸承的使用壽命。夾雜物對疲勞裂紋產生的影響程度依賴于其化學成分、尺寸、密度、分布位置及形貌。


  一般情況下,通過控制煉鋼過程來降低鋼中夾雜物的數量和尺寸,若要使軸承鋼達到使用要求,關鍵是控制好它的冶金質量及化學成分、潔凈度(鋼中夾雜物)及組織均勻性。因此,各國研究人員對鋼中夾雜物種類及控制進行了很多研究,也取得了很多成果。


  軸承鋼中的夾雜物直接影響軸承鋼的質量,從而影響其使用壽命。在控制好軸承鋼主要合金元素化學成分的前提下,其冶煉質量主要靠鋼液潔凈度和鑄態鋼組織控制,其關鍵是鋼中氧含量及氧化物夾雜的控制。軸承鋼中夾雜物控制存在的主要問題是鋼的純凈度控制不穩定;精煉、澆鑄工藝有待進一步優化;鑄坯質量在線檢測設備缺乏,夾雜物檢測方法有待改進。合理控制初煉爐的終點碳含量、選擇合適的脫氧劑提高脫氧能力或使夾雜物變性、優化精煉渣成分提高其吸收夾雜物的能力、優化熔煉工藝減少大尺寸夾雜物并改善其在鋼中的分布是降低軸承鋼中氧及氧化物夾雜的主要措施。


  軸承鋼夾雜物控制技術發展的方向表現在:超高純凈鋼精煉工藝的進一步優化;以控制鋼中氧含量為目標的精煉渣成分的選擇和優化;鋼中夾雜物及碳化物分布均勻性控制;夾雜物變性處理及去除機理研究;夾雜物檢測方法的開發,夾雜物評價體系的構建與優化。

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