按搜集的近一二十年來(lái)很多和很新的資料加以比較詳細(xì)綜述，闡明軸承鋼的主要類(lèi)型; GCr15 鋼的球化退火; GCr15 鋼的淬火回火組織結(jié)構(gòu); GCr15 鋼的貝氏體轉(zhuǎn)變; 殘余奧氏體、納米貝氏體和納米析出相; 淬火-分配 QP 處理; 光學(xué)顯微鏡下出現(xiàn)黑、白的腐蝕區(qū)分析; 第 2、第 3 代軸承鋼的組織轉(zhuǎn)變與性能; 軸承鋼的純凈度和非金屬夾雜物以及雙真空冶煉技術(shù); 航空軸承用鋼的雙重( 復(fù) 合) 硬化處理等。試著為我國(guó)軸承鋼研究方面的突破性進(jìn)展作出努力。
軸承按牛津英語(yǔ)辭典定義為能使一部分部件在盡可能很小的摩擦條件下相對(duì)于接觸的另一部分部件作轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)的一種機(jī)械零件［1］。同時(shí)具有傳遞載荷和使裝配部件能夠精確定位的功能。軸承能承受靜態(tài)載荷和循環(huán)載荷在困難環(huán)境下可靠運(yùn)行，十分明顯，軸承承受著嚴(yán)酷的接觸疲勞負(fù)荷。軸承主要由滾動(dòng)體( 球，滾柱，滾針等) 和套圈組成。顯然，制造軸承滾動(dòng)體和套圈的鋼為軸承鋼。這類(lèi)鋼應(yīng)該具有一定的淬透性和淬硬性，均勻的硬度分布，很高的耐磨性能，高的拉伸或壓縮強(qiáng)度、接觸疲勞強(qiáng)度、塑性和韌度，并具有一定的耐腐蝕性能。當(dāng)然對(duì)耐腐蝕場(chǎng)合使用的軸承材料還應(yīng)具有高的耐腐蝕性能。
軸承的應(yīng)用已滲透入國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，如機(jī)械工程、冶金工程、航空航天工程、交通運(yùn)輸工程、軍事工程、海洋工程、發(fā)電行業(yè)、核電行業(yè)、輕紡工業(yè)等。其中軸承在航空航天事業(yè)發(fā)展中的應(yīng)用一直在譜寫(xiě)著最艷麗的篇章，與此同時(shí)，航空航天事業(yè)的發(fā)展又極大地促進(jìn)軸承和軸承鋼的發(fā)展。
我國(guó)自改革開(kāi)放以來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入高速發(fā)展軌道，取得的成就令全世界矚目。我國(guó)軸承和軸承鋼制造，研究和發(fā)展以及生產(chǎn)軸承鋼的質(zhì)量的提高正在邁入世界制造大國(guó)和向制造強(qiáng)國(guó)發(fā)展的地位。按李昭昆等［2］和張立峰等［3］，我國(guó)軸承的行業(yè)銷(xiāo)售額達(dá)到 2000 多億元的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，并以每年 12% ～ 15% 的增速增長(zhǎng)，其中高速、精密和重載等高端軸承的增長(zhǎng)速度更快; 我國(guó) 2015 年生產(chǎn)的軸承鋼粗鋼產(chǎn)量已達(dá) 258 萬(wàn)噸。同時(shí)，一些生產(chǎn) GCr15( 52100， 100Cr6) 軸承鋼的骨干企業(yè)，如興澄特鋼、寶鋼特鋼和北滿特鋼等已前后通過(guò) SKF、FAG、NSK 和 Timken等世界著名軸承企業(yè)的認(rèn)證，已成為它們的材料供應(yīng)商。但是我國(guó)生產(chǎn)的軸承存在集中于中低端軸承和小中型軸承上，表現(xiàn)出“低端軸承過(guò)剩”以及“高端軸承明顯匱缺”和“依賴進(jìn)口”的弊病。特別在航空航天，高速鐵路，高速精密機(jī)床等工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用的軸承，相應(yīng)的使用壽命、運(yùn)行精度和可靠性、DN 值和承載能力等方面與先進(jìn)國(guó)家的高端軸承相比存在著較大差距，成為制約我國(guó)高端裝備制造和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸［2 － 3］。在高水準(zhǔn)軸承鋼生產(chǎn)上，我國(guó)和瑞典、日本、德國(guó)、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家之間存在更大差距，美國(guó)已經(jīng)開(kāi)展了航空發(fā)動(dòng)機(jī)第三代軸承、齒輪鋼的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用，以連鑄軸承鋼為代表的日本山陽(yáng)( Sanyo) 和以模鑄軸承鋼為代表的瑞典 Ovako ( 2018 年 6 月被新日鐵 Nippon Steel 收購(gòu)) 達(dá)到了軸承鋼生產(chǎn)工藝以及質(zhì)量的最高水平，它們生產(chǎn)的超高純軸承鋼 EP( extra purified) 和 IQ 軸承鋼( identical quality) 贏得了很高的聲譽(yù)［2］。為此，我國(guó)必須在高端軸承和軸承鋼的研究、試驗(yàn)和生產(chǎn)上取得突破性的進(jìn)展。
高品質(zhì)、高精度、高性能、長(zhǎng)壽命軸承以及軸承鋼的研究、生產(chǎn)和發(fā)展是一個(gè)宏大的系統(tǒng)工程，涉及軸承鋼材料成分設(shè)計(jì)、冶煉、鑄造、軋制、熱處理、精密機(jī)械加工、制造裝備、潤(rùn)滑和檢測(cè)等許多領(lǐng)域，其中軸承鋼及其熱處理作為軸承材料的基礎(chǔ)將占據(jù)極重要地位。本文將搜集的近一二十年來(lái)很多和很新的資料加以綜述，試著為軸承鋼研究方面的突破性進(jìn)展作出努力。
1 軸承鋼的主要類(lèi)型
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO 的軸承鋼現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為 ISO 683—17: 2014( E) ，它為熱處理鋼、合金鋼和易切削鋼 ( Heat-Treated steels，alloy steels and free-cutting steels) 的第 17 部分，名稱為球和滾動(dòng)體軸承鋼( Ball and roller bearing steels) ［4］。該標(biāo)準(zhǔn)將軸承鋼分為全淬透軸承鋼、表面淬硬軸承鋼、感應(yīng)淬硬軸承鋼和不銹軸承鋼以及高溫軸承鋼五類(lèi)。這五類(lèi)鋼的鋼號(hào)和主要化學(xué)成分列于表 1。現(xiàn)在英國(guó)、法國(guó)和德國(guó)的軸承鋼現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)全部與 ISO 683—17: 2014 相等同。它們分別為: BS EN ISO 683—17: 2014; NF-A35-565- 17-2015 或 NF-EN ISO 683-17—2015 和 DIN EN ISO 683—17: 2015。
美國(guó)軸承鋼的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)將軸承鋼分為高碳抗磨軸承鋼 ASTM A295 /A295M － 14［5］，高淬透性抗磨軸承鋼 ASTM A485 － 17［6］，滲碳抗磨軸承鋼 ASTM A534 － 17［7］，不銹抗磨軸承鋼 ASTM A756 － 17［8］和中碳抗磨軸承鋼 ASTM A866 － 14［9］。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中的鋼牌號(hào)比以前對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的作了一些修改，并適當(dāng)補(bǔ)充了 ISO 標(biāo)準(zhǔn)中的牌號(hào)，現(xiàn)在全部整理如表 2，表中對(duì)相應(yīng)的主要技術(shù)特點(diǎn)也作了說(shuō)明。
我國(guó)軸承鋼現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)［10 － 20］比原先對(duì)應(yīng)的作了修正，特別是高碳鉻軸承鋼和滲碳軸承鋼已經(jīng)采用2016 年的標(biāo)準(zhǔn)［11 － 12］。為了突出改動(dòng)部分和相應(yīng)的主要技術(shù)特點(diǎn)，全部整理如表 3。為了方便比較，表中還加入一些應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)、鐵路和汽車(chē)等的軸承相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容［14 － 19］，它們與相對(duì)應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有一定不同。我國(guó)的中碳耐沖擊軸承鋼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)尚未制定，因而對(duì)應(yīng)鋼種的成分尚不能正確標(biāo)出，但其軸承零件的熱處理技術(shù)條件［20］JB /T 已有現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。
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