生产管理知识-轴承钢的生产与发展研究报告

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轴承的套圈现状与发展
首钢技术研究院
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1 前言

滚动轴承是重要的机械基础件，在宇航、军工、机械制造、铁路运输以及汽车制造等行
业中应用十分广泛。它在很大程度上决定了装备的精度、性能、寿命与可靠性。轴承是重
要的特钢品种，其纯净度和组织均匀性是影响轴承寿命的重要因素。含 1.0%C、1.5%Cr 的
GCr15 滚珠轴承是专用钢中质量要求最为苛刻的钢种，该钢种是 19 世纪末发明的，100
年来，成分基本没变化，而质量提高了很多，它是发达国家中在套圈、科研方面投入人力、
物力最多的钢种，一向被认为是高质量钢的代表。其冶炼方法，从 30~40 年代传统的酸性平
炉、碱性平炉、碱性电弧炉单炼，60 年代的钢包滴流脱气法和真空循环脱气法(RH)精炼，
发展到今天的综合炉外精炼工艺(LF+RH、LF+VD 等)，使钢中氧含量及其它有害元素的含
量大幅度降低，疲劳寿命猛增，例如瑞典 SKF 公司是世界公认的轴承及轴承套圈“王国”，
质量居全球之冠，它们 80 年代创建的 SKF-MR 法(MR 是熔炼加精炼的意思)，使轴承的
氧含量达到 10×10－6 以下，日本山阳特殊钢公司从 60 年代起经过整整 30~40 年的努力，
到 80 年代末，最终形成了 90tEAF-LF-RH-CC 工艺套圈轴承，氧含量达到 5.0×10－6 左右。

经过几十年的发展，中国目前不仅已经成为轴承套圈大国，形成了几条轴承套圈工
艺路线，即 EF＋LF＋VD、EF＋VAD、EF＋吹氩或喂丝工艺路线等，年产轴承 80 万吨左
右（日本 60 万吨、瑞典 70 万吨），基本能满足国内市场的需求，并有少量出口；而且其内
部质量也接近或达到国际水平，如氧含量降到了 10×10－6 左右。但是国产轴承与瑞典
SKF、日本山阳等先进厂家相比还存在一定差距，主要表现在以下三个方面：一是钢中微量
杂质元素含量偏高；二是表面质量差(包括尺寸精度、表面裂纹和脱碳等)；三是内部质量不
稳定，波动范围大。
2 轴承的工作环境及对轴承的性能要求
2.1 工作环境

轴承是由内、外轴承钢、滚动体（滚珠、滚柱或滚针）和保持器四部分组成，除保持器外，
其余都是由轴承组成。当轴承工作时，轴承内、外轴承钢，轴承滚动体间承受高频、变应力
的生产。轴承的工作条件十分复杂。载荷集中生产在滚动体的很小面积上。理论上讲对于滚
珠，生产在一点上；而对于滚柱则生产在一条线上，并且滚动体与轴承钢间接触面积也很小（呈
点/线接触），因此轴承零件在工作时，其滚动体和轴承钢表面的单位面积上要承受很大的压力，
一般高达 1500－5000N/mm2；轴承旋转时，还要承受离心力的生产，生产力随转速的增加
而增大；滚动体和轴承钢间不仅存在滚动，而且还有滑动，所以在滚动体与轴承钢之间还存在着
摩擦。在以上几种力的综合生产下，在轴承钢或滚动体的表面上抗疲劳强度低的部位首先产生
疲劳裂纹，最后形成疲劳剥落，使轴承破损失效。轴承正常的破损形式是接触疲劳损坏，常
见的还有塑性变形、压痕、磨损、裂纹等。
2.2 性能要求
轴承的寿命和可靠性虽然与轴承的设计、加工制造、润滑条件、安装、维护保养等因
素有关，但轴承材料的高质量和可靠性是关键。基于以上对轴承的工作条件和破损的分析，
对轴承的性能应有如下要求：
(1)高的纯净度和高均匀性；