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高洁净轴承钢现状及进展
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Abstract:
当前，应用于高速铁路、大型风电、轧机的高端轴承产品主要失效形式为破裂、剥落、接触疲劳等。这些都与轴承钢的冶金质量密切相关，特别是氧含量与非金属夹杂物级别水平。本文从轴承钢的种类、洁净度的主要影响因素以及生产工艺的发展等方面对国内外轴承钢的研究进展进行了综合论述，归纳了高洁净轴承钢需解决的工艺优化、夹杂物与碳化物及化学成分的控制等问题的方法。
At present, the main failure modes of high-end bearing products used in high-speed railways, large-scale wind power plants, and rolling mills are rupture, spalling, and contact fatigue. These are closely related to the metallurgical quality of bearing steel, especially the oxygen content and the level of non-metallic inclusions. In this paper, the research progress of bearing steels at home and abroad is summarized from the aspects of the types of bearing steels, the main factors affecting the cleanliness and the development of production technology, etc. The methods of process optimization, the control of inclusions, carbides and chemical composition for high clean bearing steels are summarized.
| [1] | 韦泽洪, 郭元奎. 高碳铬轴承钢GCr15冶炼工艺探索及质量控制[J]. 河南冶金, 2006(z2): 88-91. |
| [2] | 王洪刚, 马风容. 论影响轴承钢质量的各种因素[J]. 冶金信息导刊, 2006(5): 30-32. |
| [3] | 魏果能, 许达, 俞峰. 高质量轴承钢的需求、生产和发展[C]//中国金属学会. 中国特殊钢年会2005论文集, 中国金属学会特殊钢分会: 中国金属学会, 2005: 344-350. |
| [4] | 轴承钢的质量要求及其缺陷[J]. 机械工业标准化与质量, 2009(3): 35-37. |
| [5] | 虞明全. 发达国家改善连铸轴承钢碳化物的方法和途径[J]. 上海钢研, 2006(1): 3-7. |
| [6] | 严家高. 改善GCrl5 轴承钢带碳化物球化质量的研究[J]. 上海金属, 2005, 27(2): 33-35. |
| [7] | 曹文全, 李绍昆, 雷建中, 等. 国内外轴承钢现状与发展趋势[N]. 世界金属导报, 2015-08-11(B12). |
| [8] | 任秀平. 国内特殊钢现状及发展方向[N]. 世界金属导报, 2016-10-18(B14). |
| [9] | 王兴艳, 李丹. 国内铁路用钢发展及趋势展望[J]. 冶金经济与管理, 2017(6): 38-42. |
| [10] | 顾超. 高品质轴承钢疲劳寿命预测模型及夹杂物影响规律研究[D]: [博士学位论文]. 北京: 北京科技大学, 2019. |
| [11] | 张关震, 丛韬, 张弘, 付秀琴. 铁路滚动轴承典型伤损形式及原因分析[J]. 铁道技术监督, 2016, 44(1): 22-25, 44. |
| [12] | 杨忠敏. 谈轴承钢及其冶金质量检验[J]. 金属世界, 2011(1): 40-45. |
| [13] | Yoon, B.H., Heo, K.H., Kim, S. and Sohn, H.-S. (2002) Improvement of Steel Cleanliness by Controlling Slag Composition. Iron-making and Steelmaking, 29, 214-217. https://doi.org/10.1179/030192302225004160 |
| [14] | 雷声, 黄曼平, 薛正堂, 等. 表面激光硬化轴承的疲劳失效分析[J]. 热加工工艺2013, 42(2): 219-221, 223. |
| [15] | 徐玉兰, 赵航. 渗碳型高温轴承钢的研究[J]. 钢铁研究学报, 1995, 7(3): 85-89. |
| [16] | 钟顺思, 王昌生, 主编. 轴承钢[M]. 北京: 冶金工业出版社, 2002: 3-5. |
| [17] | 杨忠敏. 谈谈轴承钢及其冶金质量检验[J]. 金属世界, 2011(1): 40-45. |
| [18] | 马文俊, 包燕平, 王敏, 赵丽华. 高洁净度轴承钢冶炼关键技术的研究[J]. 炼钢, 2014, 30(3): 42-45. |
| [19] | Tanaka, S., Yamamura, K. and Oohori, M. (2000) Excellent Stainless Bearing Steel (ESl). Motion Control, 8, 23-26. |
| [20] | Blinov, V., Doronin, I., Antoschenkov, A. and Lukina, Y. (2007) Deformability of ShKh 15 Steel during Cold Plastic Deformation. Russian Metallurgy (Metally), 2007, 140-142. https://doi.org/10.1134/S0036029507020097 |
| [21] | Antipov, V, Vinogradov, L., Lazarev, E., Mukhina, Y., Antoshchenkov, A., Doronin, D., Lukina, Y. and Kochetova, I. (2009) Increasing the Hardness of ShKhlS 15 Steel in Its Products. Russian Metalurgy (Metally), 2009, Article No. 334.
https://doi.org/10.1134/S0036029509040090 |
| [22] | 刘浏. 特殊钢发展新趋势与工艺创新[J]. 炼钢, 2017, 33(4): 1-11. |
| [23] | Molotilov, B.V. and Yugov, P.I. (2008) Metallurgy of Bearing Steel. Steel Translate, 38, 565- 568.
https://doi.org/10.3103/S0967091208070176 |
| [24] | 罗敏, 汪久根. 非金属夹杂物对滚动接触疲劳裂纹萌生及扩展的影响[J]. 轴承, 2020(6): 58-66. |
| [25] | Kim, H.S., Lee, H.G. and Oh, K.S. (2002) Evolution of Size, Compositon and Morphology of Primary and Secondary Incluisons in Si-Mn and Si-Mn-Ti Deoxidized Steels. ISIJ International, 42, 1404-1411.
https://doi.org/10.2355/isijinternational.42.1404 |
| [26] | Meland, M., Rolfsson, A., Nordgren, B., et al. (1991) Effect of Steel Manufacturing Processes on the Quality of Bearing Steels. Scandinavian Journal Metallurgy, 20, 229-244. |
| [27] | Alfredsson, B. and Olsson, E. (2012) Multi-Axial Fatigue Initiation at Inclusions and Subsequent Crack Growth in a Bainitic High Strength Roller Bearing Steel at Uniaxial Experiments. International Journal of Fatigue, 41, 130-139.
https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2011.11.006 |
| [28] | 任英, 张立峰, 杨文. 不锈钢中夹杂物控制综述[J]. 炼钢, 2014(1): 71-78. |
| [29] | 王洪利. 转炉流程轴承钢连铸坯非金属夹杂物行为研究[D]: [硕士学位论文]. 唐山: 河北理工大学, 2005: 7-8. |
| [30] | 杜刚. 基于电渣重熔GCr15轴承钢中碳化物控制的研究[D]: [博士学位论文]. 北京: 北京科技大学, 2018. |
| [31] | 李辉. 高碳铬轴承钢中碳化物演变及贝氏体相变行为[D]: [博士学位论文]. 北京: 北京科技大学, 2015. |
| [32] | 何小丽. 轴承钢轧后控制冷却工艺研究[D]: [硕士学位论文]. 沈阳: 东北大学, 2008. |
| [33] | 陈中. 特殊钢棒材步进梁式加热炉的设计要点[J]. 钢铁技术, 2013, 35(3): 48-50. |
| [34] | 王广山. 大断面轴承钢的控制冷却[D] : [硕士学位论文]. 鞍山: 辽宁科技大学, 2006. |
| [35] | 斯别克托尔. 轴承钢的组织与性能(中译本) [M]. 上海: 上海科学技术文献出版社, 1983. |
| [36] | 付锐, 冯涤, 陈希春, 任昊. 电渣重熔连续定向凝固技术研究[J]. 钢铁研究学报, 2011, 23(s2): 1-4. |
| [37] | 占礼春, 迟宏霄, 马党参, 付锐, 蒋业华. 电渣重熔连续定向凝固M2高速钢铸态组织的研究[J]. 材料工程, 2013(7): 29-34. |
| [38] | Li, F.L., Fu, R., Feng, D., Yin, F. and Tian, Z. (2016) Microstructure and Segregation Behavior of Rene88DT Alloy Prepared by ESR-CDS. Rare Metal Materials and Engineering, 45, 1437-1442.
https://doi.org/10.1016/S1875-5372(16)30127-8 |
| [39] | 李辉. 高碳铬轴承钢中碳化物演变及贝氏体相变行为[D]: [博士学位论文]. 北京: 北京科技大学, 2015. |
| [40] | Hosseini, S.B., Dahlgren, R., Ryttberg, K. and Klement, U. (2014) Dissolution of Iron-Chromium Carbides during White Layer Formation Induced by Hard Turing of AISI 52100 Steel. Procedia CIRP, 14, 107-112.
https://doi.org/10.1016/j.procir.2014.03.095 |
| [41] | Sun, H. and Zhang, J. (2014) Macrosegregation Improvement by Swirling Flow Nozzle for Bloom Continuous Castings. Metallurgical and Materials Transactions B, 45, 936-946. https://doi.org/10.1007/s11663-013-9999-1 |
| [42] | 白俊丽. 天钢GCr15轴承钢氧含量的控制[J]. 河北冶金, 2017(5): 45-48. |
| [43] | 李冠楠. 邯钢轴承钢中氢含量控制方法[J]. 内蒙古科技与经济, 2017(7): 78, 80. |
| [44] | 王天义. 薄板坯连铸连轧工艺技术实践[M]. 北京: 冶金工业出版社. 2009: 309. |
| [45] | 虞明全, 王治政, 徐明华, 陈新建. 超纯轴承钢的精炼工艺[J]. 钢铁, 2006, 41(9): 26-29. |
| [46] | Hengerer, F., Lilljekvist, B. and Lueas, G. (1975) Entwicklungsstand der W？lzlagerst？hle und ihrer Verarbeitung. HTM H？rterei-Techn, 2, 91-98. |
| [47] | 李广帮, 魏崇一, 贾吉祥, 郭庆涛. 轴承钢中TiN夹杂的形成机理及控制措施[J]. 鞍钢技术, 2019(4): 24-27. |
| [48] | Doi, K. (1987) Production of Super Clean Bearing Quality Steel by BOF-CC Process. Steelmaking Conference Proceedings, Pittsburgh, 29 March-1 April 1987, 70-77. |
| [49] | 李世健. 电渣重熔G20CrNi2Mo轴承钢过程洁净度控制机理及工艺[D]: [博士学位论文]. 北京: 北京科技大学, 2020. |
| [50] | 王一德, 唐荻, 党宁. 国外特殊钢产业的特点及发展趋势[J]. 钢铁, 2013, 48(6): 1-6. |
| [51] | 俞峰, 陈兴品, 徐海峰, 董瀚, 翁宇庆, 曹文全. 滚动轴承钢冶金质量与疲劳性能现状及高端轴承钢发展方向[J]. 金属学报, 2020, 56(4): 513-522. |
| [52] | 穆立峰, 马永强, 李涛, 孙常亮, 韩冬. 大规格风电轴承钢G20Cr2Ni4A的开发[J]. 钢铁研究, 2015 , 43(1): 57-59. |
