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国产高端轴承“难产”,难在哪里?

发布时间: 2019-03-25 16:14:04   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:        字号:[ 常规 ]

这个世界上,除了地球以外,凡是需要转动的,都缺少不了一样部件,那就是轴承。轴承,几乎存在于我们生活的每个角落。从堆满街头的共享单车到掠过头顶的民航客机,从鱼翔浅底的核潜艇到巡天遥看的空间站,从工业制造中的机床、发电机再到居家使用的电冰箱、洗衣机、油烟机等等,轴承可以说是无处不在。

当前,我国已经是无可置疑的超级轴承大国。早在2014年,全国轴承产量就达到了196亿套,位居世界第三位。但是,大多数轴承产品均处于中低档水平,产品质量不高。在高端轴承领域,我国仍与国际领先水平仍有很大差距,高铁、高速高精密机床、大型风机发电等重型装备用轴承几乎全部依靠进口,是我国制造业难以补齐的短板。那么,国产高端轴承如此“难产”,到底是难在哪里呢?

答案就是制作轴承的材料——高端轴承钢。与普通钢相比,轴承钢作为特殊钢的一员,需要具有更高的强度和韧性,更好的物理性能、化学性能和工艺性能,是特钢材料中公认的高难度产品,素有“钢中之王”的美誉。

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 海上风力发电轴承 

当前,国际标准化组织(ISO)及我们国家主要将轴承钢分为4类,包括高碳铬轴承钢(全淬透轴承钢)、渗碳轴承钢(表面硬化轴承钢)、不锈轴承钢和高温轴承钢。其中,高碳铬轴承钢主要采用1%C-1.5%Cr(CCr15)的基本成分,是轴承钢的代表钢种,生产量最大。而渗碳轴承钢要求面部具有高硬度和高耐磨性,而心部仍有良好的韧性,多用在承受较大冲击载荷的地方,如轧机轴承等,国内主要有G20Cr2Ni4、G20CrNiMo等牌号。不锈轴承钢类主要有马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢等,主要用于制造在腐蚀环境下的轴承零件,常见牌号有9Cr18和9Cr18Mo。高温轴承钢要求具有良好的高温硬度(>58HRC)、尺寸稳定性、耐高温氧化性、抗蠕变性等。主要应用于航空航天的喷气式发动机、燃气轮机和宇航飞行器等制造领域。我国纳入标准的有Cr4Mo4V,属于高速钢。

轴承钢的性能主要与两个冶金因素有关:材料的纯净度和均匀性。轴承钢的夹杂物水平直接决定于原料的纯净度,以及冶炼过程中氧含量的控制。目前,国外发达国家生产的钢中的氧含量已经降到5ppm(百万分之五)以下,钢中的夹杂物含量也得到大幅度降低,分布更加均匀,尺寸更加细小。尤其是随着钢的高纯净度冶炼平台的完善和轴承钢纯净度的提高,轴承钢中的夹杂物水平得到很大改善,使得钢中碳化物的含量、分布、大小成为了制约轴承钢质量的主要因素。因此,在高纯度冶炼平台下控制碳化物的水平就显得越来越重要。

发达国家对于高端轴承钢的生产及其科研极为重视,其中以瑞典、日本、德国等国表现最为突出,其生产状况代表了世界轴承钢生产水平和方向。另外,由于不断采用新技术,轴承钢的氧含量及其它有害元素含量不断下降,疲劳寿命不断提高。我国轴承设计技术水平、生产工艺和生产装备水平也在不断提升,轴承钢产品的质量大幅提髙,但仍然只有个别企业能够达到国外轴承钢原材料的供货标准。

未来,我国轴承钢的发展方向,一是经济洁净度;二是组织细化与均匀化;三是进一步降低轴承钢中的中心缩松、中心缩孔与中心成分偏析,提高低倍组织的均匀性;四是大幅度提高轴承钢的韧性,从而提高轴承的可靠性。值得庆幸的是,最近几年,国家有关部委正在酝酿相关政策,着力推动高端轴承用钢的国产化。可以说,解决高端轴承用钢的“卡脖子”难题,我们正在向前快速迈进。