射流冲击强化改性研磨对Cronidur30轴承钢耐摩擦腐蚀性能的影响

采用第四代射流冲击强化研磨机对Cronidur30轴承钢板进行不同加工时间的射流冲击强化改性研磨处理,在3.5%NaCl溶液中利用往复式摩擦磨损试验机对该钢板试样进行摩擦腐蚀试验;通过显微硬度计测量加工后试样截面的显微硬度;利用金相显微镜测量强化层厚度和观察磨痕的表面形貌。研究表明:射流冲击强化改性研磨处理后Cronidur30轴承钢板的表面粗糙度和显微硬度增大,晶粒细化,表面出现组织均匀的致密强化层;加工时间越长,钢板表面的显微硬度越高,表面强化层越厚;在相同的载荷条件下,射流冲击强化改性研磨加工时间越长,试样摩擦系数和磨损量越小,耐摩擦腐蚀性能越高。

大尺寸均质化M50轴承钢坯的构筑成形

针对大尺寸M50轴承钢锭中液析碳化物粗大的问题,提出采用金属构筑成形技术制备大尺寸均质化M50轴承钢坯的新思路。通过基元加工、真空封焊、高温变形、保温扩散和多向锻造工艺制备了80 mm×80 mm×1000 mm的M50轴承钢构筑坯料。拉伸和疲劳性能的试验结果表明,M50轴承钢构筑界面实现了完全冶金结合,其力学性能达到与基体相当的水平,通过构筑成形技术制备的均质化M50轴承钢坯的疲劳性能显著优于采用一体化冶炼工艺制备的大尺寸M50轴承钢坯。

轴承钢滚动接触疲劳诱发白蚀区的研究进展

白蚀区是轴承钢在滚动接触疲劳条件下出现的一种由夹杂物和碳化物诱发的特殊且重要的显微组织变化,与轴承钢的寿命密切相关。白蚀区已经被深入研究了70多年且取得了相当的进展,但关于白蚀区仍有许多关键科学问题有待解答。对白蚀区形成的应力环境进行了阐释,并对白蚀区中纳米晶粒、碳化物溶解、整体贫碳等显微结构特点和基于剧烈塑性变形的显微组织演变机理的研究进展进行了总结,基于当前的研究进展,认为应减少对白蚀区进行过量的显微组织表征,更多关注白蚀区形成过程的若干关键科学问题和悖论。白蚀区的研究对轴承钢加工制造及热处理过程具有重要指导意义,通过优化轴承钢的生产工艺,调控抑制白蚀区形成的显微组织,从而实现轴承钢的长寿命目标。

GCr15轴承钢中非金属夹杂物特性和演变规律

轴承钢主要用于制造轴承的滚动体和套圈。钢中的氧化物夹杂会影响轴承的疲劳寿命,因此在生产中需严格控制其类型、数量和尺寸。为进一步提高某钢厂GCr15轴承钢钢水的洁净度,通过全流程系统取样,并利用夹杂物自动分析扫描以及热力学计算等手段对该工艺生产的轴承钢中夹杂物的特性和演变规律进行了研究。结果表明,LF化渣时夹杂物主要为Al_(2)O_(3),LF出站时逐渐演变为MgO-Al_(2)O_(3)和CaO-(MgO)-Al_(2)O_(3),尺寸主要分布在1~5μm;VD精炼结束时夹杂物数密度由LF出站时的19.51个/mm^(2)降低至16.84个/mm^(2),尺寸1~2μm和2~5μm夹杂物占比分别为68.7%和27%;中间包夹杂物数密度进一步降低至15.59个/mm^(2),此时夹杂物类型和尺寸分布与VD出站时相似。铸坯中夹杂物数密度较中间包大大减少,仅为7.9个/mm^(2),但夹杂物尺寸明显增加,且硫化物夹杂占比增加。热力学计算表明,冶炼过程钢中极易生成MgO-Al_(2)O_(3);但当钢中w(Mg)为0.0006%时,只要w(Ca)>0.0003%,MgO-Al_(2)O_(3)就可以向CaO-Al_(2)O_(3)转变。此外,采用FactSage 8.3软件计算了钢液冷却过程中夹杂物的相转变和成分变化。

稀土Ce含量对GCr15SiMn轴承钢冲击性能的影响

制备了不同Ce加入量的GCr15SiMn轴承钢,并对其冲击性能的变化及影响因素进行分析。结果表明:钢中MnS和Al2O3夹杂物在适量Ce的作用下变为球形或椭球形且尺寸较小的稀土夹杂物;稀土夹杂物的种类和数量随Ce含量的增加而增加,Ce加入过量后,夹杂物出现聚合长大导致其尺寸变大且形貌不规则;随着Ce含量的增加,试样的冲击性能先升高后降低,当Ce含量为0.016%时,直径3μm以下小尺寸夹杂物占比最多,夹杂物分布最弥散,且试验钢冲击性能最佳,比不加Ce时提高了173.7%,Ce含量过高时反而降低冲击性能。

W元素对M50钢中碳化物及力学性能的影响

为减小碳化物尺寸,提高M50钢的力学性能,制备了一种含W元素的改进M50钢(M50+W钢),研究了W元素对M50钢微观组织和力学性能的影响。结果表明:相同温度下,M50+W钢的硬度始终高于M50钢,M50+W钢在室温和400℃时的屈服强度均有所增大;添加W元素后,M50钢中一次碳化物长轴平均尺寸由3.39μm减小至1.61μm,形状从长棒变为椭球体,二次碳化物平均直径由343 nm减小至162 nm。根据碳化物形核与长大机制,并通过Thermo-Calc软件计算发现,回火温度下,W元素的添加降低了析出碳化物与基体之间的界面能,增加了碳化物的析出驱动力,提高了形核率,从而减小了碳化物尺寸,提高了M50钢的高温硬度和强度。

稀土及热处理对GCr15轴承钢中夹杂物特征的影响

为降低夹杂物对轴承钢疲劳性能的危害,比较研究了稀土Ce及热处理对GCr15轴承钢中夹杂物的改性行为。研究发现:稀土处理使钢中夹杂物球化、平均尺寸降低,有助于降低铝脱氧轴承钢中夹杂物的危害;热处理(1250℃)同样可以球化、细化钢中的夹杂物,夹杂物的平均尺寸、长宽比、面积分数随热处理时间(0~330 min)的增加均呈下降的趋势,继续延长热处理时间(330~510 min),铝脱氧轴承钢中大尺寸夹杂物比例增加,稀土轴承钢中球状Ce-Al-O-S均质夹杂转变为富Al相和富Ce相的非均质夹杂,对轴承钢疲劳性能危害大。在该研究条件下,铝脱氧轴承钢及稀土轴承钢热处理330 min时夹杂物特征最优。

精炼过程中精炼渣成分的动力学计算

精炼渣在精炼过程中起到至关重要的作用,精炼渣不仅有保温、稳定电弧和防止钢液二次氧化的作用,还能降低钢中全氧含量(T[O])和吸收非金属夹杂物,提升钢液的洁净度。因此,合理的精炼渣成分可以使钢中的T[O]降低,也能控制钢中的夹杂物细小化。为了明晰精炼过程中精炼渣成分随时间的变化趋势,考虑耐火材料对渣-金反应界面的影响,基于双模理论建立了渣-钢-耐火材料耦合反应动力学模型,并利用模型计算结果探讨不同精炼渣组分在精炼过程中的成分变化规律。结果表明,随着反应的进行,精炼渣中CaO和MgO氧化物含量降低,而Al_(2)O_(3)和SiO_(2)氧化物含量升高,碱度有所降低。除Al_(2)O_(3)由于耐火材料的侵蚀外,精炼渣需要5 min左右就能达到基本平衡。改变精炼渣中各组分的初始含量,反应前后的成分整体变化不大。

高钛铁水生产低钛轴承钢的工艺研究

介绍了低钛轴承钢的生产工艺,对钢中钛及TiN夹杂进行了热力学分析,同时对比了单渣和双渣冶炼操作工艺过程中钢液钛含量及各工序炉渣中TiO_(2)含量。结果表明:钛已近乎全部氧化进入渣中,钢水中氧含量在0.01%(即100 ppm)时,钢水中平衡的余钛约1.26 ppm,几乎为痕迹;成品中的钛主要来源于合金等物料带入和炉渣内TiO_(2)的还原;通过单渣法和双渣法试验对比发现,单渣法增钛量是双渣法的约3.5倍,且增钛量与回磷量成正相关,即回磷越多成品钛含量越高;结合热力学分析及工业试验分析,使用高钛铁水冶炼低钛轴承钢时采用双渣操作,严格控制下渣,并控制渣中Al_(2)O_(3)/TiO_(2)≥300,可稳定生产出成品Ti≤0.0020%的高级优质轴承钢。通过对钢中TiN的热力学分析,在轴承钢中氮和钛含量取上限时,即氮含量为0.0050%时,钛含量0.0030%时,形成TiN夹杂的热力学温度为1181℃,此时轴承钢已为固态,正常情况下钢中不会形成TiN夹杂。实际轴承钢内的TiN夹杂主要是由于选分结晶局部形成TiN夹杂,增加末端电磁搅拌或轻压下破坏凝固前沿的成分偏析或降低两相区1325~1460℃的冷却时间,可减少TiN夹杂物的生成。

特种冶炼轴承钢研发进展

在某些领域,随着真空脱气钢实物质量的大幅度提升,出于对制造成本和其他一些方面因素的考虑,部分特种冶炼轴承钢被真空脱气钢所代替,这符合趋势性发展要求。但在某些特殊领域,特种冶炼轴承钢的质量水平和稳定性是真空脱气钢无法比拟和替代的。特种冶炼钢所特有的高真空度、高凝固速度、高渣洗效果等,都是真空脱气钢所不具备的。

GCr15轴承钢酸洗腐蚀麻点成因分析

轴承钢作为加工滚珠、滚柱以及轴承套圈的原材料,在机械装备、交通运输、航空航天等方面均发挥至关重要作用。针对某钢厂工业化生产的GCr15轴承钢,在酸洗过程中出现的腐蚀麻点问题,利用金相、扫描电子显微镜、电子探针X射线显微分析等实验方法对其组织形貌及化学元素分布进行分析。结果表明,在截取试样横截面的边部及中心位置腐蚀麻点密集数量较多,C、Cr元素在凝固过程中发生偏析,最终形成与腐蚀坑位置相对应较为平直的富Cr的碳化物带状组织,并且沿纵向贯穿整个试样,晶界周围的基体形成贫Cr区,在贫Cr区域抗腐蚀能力下降,这是腐蚀麻点产生的主要原因。通过采用高温扩散的方式,在开坯加热过程中提高加热温度20℃并延长扩散时间30 min,对酸洗过程中产生的腐蚀麻点缺陷有显著的改善作用。

轴承钢中钙含量的影响因素研究与控制

本文对比分析了不同真空处理、不同钙含量对轴承钢中点状夹杂物的影响,通过全流程取样检验分析,系统研究了冶炼过程中钙含量的变化趋势、合金原料与精炼操作对钙含量的影响。研究表明,控制钢中钙含量是控制点状夹杂物的关键;精炼过程使用硅铁、石灰是精炼过程大量增钙的主要原因;采用低钙优质合金可减少合金带入的钙含量。

工艺参数对连铸轴承钢坯碳偏析的影响

研究了二次冷却带电磁搅拌和冷却强度对高碳铬轴承钢连铸坯偏析的影响，并对“白亮带”及中心碳偏析的形成机理及其影响因素进行了较为系统的分析，提出了改善偏析的措施。试验结果表明，采用搅拌电流为１３０Ａ、搅拌方式为“左旋１０ｓ停７ｓ右旋１０ｓ”快频交替间歇式弱搅拌和适当的二冷制度（０．４Ｌ／ｋｇ左右）。

轴承钢中氮化钛的生成与控制

研究了轴承钢中TiN夹杂物的形成和去除热力学,并在某钢厂开展了低钛轴承钢的生产试验.结果表明,TiN在凝固过程中可能析出并长大.减少TiN析出的有效方法是在轴承钢液相线温度1724K和固相线温度1598K范围内快速凝固和降低钢中Ti与N含量.脱钛可在转炉内或[O]≥35×10-6时的出钢脱氧前期进行.通过提高炉渣氧化铝和氧化钛活度比大于20,控制转炉下渣量≤5kg/t钢,加入炉内的造渣材料中钛含量低于0.1%,可减少LF精炼过程中因钢中[Al]S还原渣中氧化钛导致的钢液增钛.在上述理论指导下,在某厂实现了[Ti]≤25×10-6的低钛轴承钢的批量生产.

一种重载列车轴承用钢的开发

主要介绍采用真空脱气—连铸—连轧工艺生产开发重载列车轴承用钢G20CrNi2Mo,通过在冶炼过程中严格控制钢材化学成分、提升钢材纯净度、严格控制钢材的组织,使生产出的产品具备化学成分稳定、有害元素含量低、非金属夹杂物控制好、钢材组织均匀性好的特点,能够满足重载列车轴承用钢的要求。

CaO－SiO_2－Al_2O_3－MgO渣系的作用浓度模型及其应用

应用炉渣的共存理论建立了ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ四元系的作用浓度模型，将大冶钢厂和上钢五厂以及日本山阳钢厂、的轴承钢精炼渣系代入模型进行计算。选取了对钢水的纯净度有直接影响的结构单元的作用浓度对三者的脱氧、脱硫能力以及钢中点状夹杂物形成趋势进行了分析。计算结果说明，大冶的精炼渣系点状夹杂物形成趋势小，而山阳的精炼渣系具有较强的脱硫和脱氧能力。分析结果与检验结果一致。

低氧含量GCr15轴承钢生产工艺实践

针对石钢60 t LD-LF-VD-CC生产工艺,通过开发高碳低氧出钢、控制LD出钢下渣量、LF到位白渣技术、轴承钢专用精炼造渣工艺、分阶段吹氩工艺、优化连铸工艺等系统控制技术,使GCr15轴承钢平均全氧含量(T[O])明显降低,平均T[O]从原工艺的9.6×10^(-6)降低到6.34×10^(-6),T[O]≤7×10^(-6)的炉数占到总炉数的82.8%,工艺改进效果显著。

电弧炉(EBT)-钢包炉(VD)-连铸生产轴承钢的工艺和质量

进行了60tUFPDCEAF（EBT）-60tLF＋VD熔炼的轴承钢连铸坯和模铸钢冶金质量和疲劳性能的对比试验。连铸工艺生产的轴承钢最高氧含量为13×10(-6)，平均氧含量为9．3×10(-6)。铸坯中心负碳偏析小于0．08％，材质寿命与模铸钢相当。

高质量轴承钢的生产技术

轴承是重要的机械基础件,在大多数机械产品和工程结构中应用十分广泛。它在很大程度上决定了装备的精度、性能、寿命与可靠性,在国民经济中占有极其重要的地位。随着科学技术的发展,轴承的使用环境日趋恶劣,对轴承的寿命提出了更高更严的要求。轴承钢是重要的特钢品种,其洁净度和组织均匀性是影响其使用寿命的重要因素。因此。

轴承钢的室温尺寸稳定性研究

经过理论推导,结合实验数据得到GCr15轴承钢室温时效过程中的尺寸变化公式。利用C++语言编制了轴承钢室温时效过程尺寸变化的可视化预报模型。根据模型模拟结果表明,影响轴承钢硬化层尺寸稳定性的主要因素是残余奥氏体的含量和回火温度以及回火时间。残余奥氏体含量越低,回火越充分,则相应的试件的尺寸稳定性越好。因此控制残余奥氏体的含量,提高回火温度,延长回火时间,使不稳定的马氏体尽量发生分解,是保证轴承钢材料尺寸稳定性的主要措施。