調研報告內容：
1、概述（研究目的與意義）
2、該產品研究國內外研究與發展現狀(發展過程、現狀及發展前景)
3、技術、市場分析（重點介紹）
3.1 國內生產現狀
（包括主要生產廠家、各廠家生產該產品採用的生產工藝流程、生產裝置、關鍵技術、生產規格、執行標準或技術條件、產品產量和質量狀況、現有及潛在使用者、市場占有情況等）（重點介紹）
3.2市場分析
（包括現有和潛在市場容量、產品規格、售價、利潤情況、主要品種、主要目標使用者及加工工藝、技術質量要求等）
（重點介紹）
4、可行性分析
萊鋼開發生產該產品的必要性和可行性分析（主要分析萊鋼現有裝備和工藝條件是否滿足、產品利潤**等）
5、其它：
特殊要求品種需要介紹一下鋼種定義、效能特點、主要用途、使用者個性化要求等）
1、概述（研究目的與意義）
作為合金鋼的一種,軸承鋼包括高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高溫軸承鋼、不鏽軸承鋼及特殊工況條件下應用的特殊軸承鋼。目前,我國軸承鋼總產量已達220萬t左右,其中高碳鉻軸承鋼約佔軸承鋼總產量的90%以上。軸承鋼是所有合金鋼中質量要求最嚴格、檢驗專案最多、生產難度最大的鋼種之一，主要用於製造滾動軸承。
世界公認軸承鋼的生產水平是乙個國家冶金水平的標誌。對於乙個企業來說，軸承鋼的生產水平也是乙個企業冶金水平的標誌，縱觀國際及國內的知名特鋼生產企業，無一不將軸承鋼特別是高標準軸承鋼作為其產品調整、發展戰略的乙個重要目標。我國的一些知名特鋼生產企業如:
興澄特鋼、東北特鋼、上海寶鋼特鋼生產的軸承鋼具有品質高（通過國際知名軸承公司skf、fag、timken認證），產量大（年產量基本維持在30-50萬噸的水平）等特點。
萊鋼特鋼作為乙個老牌特鋼生產企業，目前軸承鋼生產只能按國內標準生產，檔次低、品種單
一、產量低（年產量在1萬噸左右），與國際、國內的知名特鋼生產企業相比差距明顯。根據現有裝備和生產水平，開發高品質軸承鋼，並適當擴大產量不僅對於進一步調整、優化企業產品結構，提高萊鋼特鋼產品的附加值及經濟效益，增強市場競爭能力具有重要意義，而且有利於提公升企業的知名度。
2、軸承鋼研究國內外研究與發展現狀(發展過程、現狀及發展前景)
2.1國內外軸承鋼鋼種系列發展狀況
軸承用鋼的質量是所有合金鋼中要求最嚴格、檢驗專案最多的鋼種。世界公認軸承鋼的水平是乙個國家冶金水平的標誌。隨著科學技術迅猛發展，軸承鋼使用條件日益惡劣，對軸承提出了非常苛刻的要求。
由於軸承的工作環境、使用條件不同,除了大量生產高碳鉻軸承鋼外,還發展了滲碳軸承鋼、中碳軸承鋼、不鏽軸承鋼、高溫軸承鋼等系列鋼種。
高碳鉻軸承鋼是軸承鋼的代表鋼種,各國對之都有專用的技術標準。例如, iso/fdis683-17中納標的高碳鉻軸承鋼鋼種有: 100cr6、100crmnsi4-1、100crmnsi6-4、100crmnsi6-6、100crmo7、100crmo7-3、100crmo7-4、100crmnmosi8-4-6。
美國的astm a295的高碳鉻軸承鋼包括:52100、5195、unsk19526、1070m、5160。此外,美國對高淬透性的高碳鉻軸承鋼,有專用標準
astm a485,其包括的鋼種有: grade1~grade4、100crmnsi4-4、100crmnsi6-4、100crmnsi6-6、100crmo7、100crmo7-3、100crmo7-4、100crmnmosi8-4-6。
中國的高碳鉻軸承鋼(gb/t18254-2002)包括的鋼種有: gcr15、gcr15simn、gcr4、gcr15simo、gcr18mo。
滲碳軸承鋼的表面經滲碳處理後具有高硬度和高耐磨性,而心部仍有良好的韌性,能承擔較大的衝擊。這類鋼的最高使用溫度也一般在200℃以下。這類鋼在美國的產量約佔軸承鋼總產量的30%,在中國僅佔3%左右。
iso/fdis683-17中納標的滲碳軸承鋼鋼種有20cr3、20cr4、20mncr4-2、17mncr5、19mncr5、15crmo4、20crmo4、20mncrmo4-2、20nicrmo2、20nicrmo7、18crnimo7-6、16nicrmo16-5。
美國的astm a534的滲碳鋼標準中,除了覆蓋iso/fdis683-17的所有鋼種外,還包括:4118h、4320h、4620h、4720h、4817h、4820h、5120h、8617h、8620h和9310h。
中國的滲碳軸承鋼標準gb/t3203-82中的鋼種有: g20crmo、g20crnimo、g20crni2mo、g20cr2ni4、g10crni3mo、g20cr2mn2mo。g20crmo鋼經滲碳、淬回火後,表層具有較高硬度和耐磨性,達到軸承材料基本要求。
心部硬度較抵,有較好的韌性,適用於製作受衝擊負荷的零部件。另外還具有較高的熱強性。它與美國的4118h相近似。
g20crnimo鋼經滲碳或碳氮共滲後具有明顯優於gcr15鋼的接觸疲勞壽命,表面耐磨性與gcr15鋼相近。心部有足夠的韌性。該鋼具有良好的淬透性。
它是製作耐衝擊負荷軸承的良好鋼種,它與美國的8620h相近。g20crni2mo鋼具有中等表面硬化性,它比g20crnimo鋼具有更好的淬透性和高的綜合力學效能。適用於製作鐵路火車的滾動軸承套圈,還可製作汽車的齒輪。
它與美國的4320h相近。g20cr2ni4鋼滲碳後表面具有相當高的硬度、耐磨性和接觸疲勞強度,同時心部韌性良好,能耐強烈的衝擊負荷。但對白點形成敏感,有回火脆性。
適合製作耐衝擊負荷的大型軸承。g10crni3mo是一種合金含量相對高的、高淬透性的表面滲碳鋼。因其含碳量較低,心部硬度不高於32~38hrc。
它與美國的9310h相近。
g20cr2mn2mo鋼的強度、塑性、韌性及工藝效能與g20cr2ni4鋼相似,其滲碳速度快,易達飽和,滲碳表面易形成粗大碳化物。用於製造高衝擊負荷下工作的特大型和大中型軸承零件。
中碳軸承鋼的開發主要為適應輪轂和齒輪等部位具有多種功能的軸承部件或特大型軸承。適用於製作掘進、起重、大型工具機等重型裝置上用的特大尺寸軸承，一般轉速不高，但承受較大的軸向、徑向載荷及彎曲應力等。其熱加工、冷加工效能較好,與滲碳、碳氮共滲相比較,工藝也較簡單,且同樣達到表面硬化效果,因此,近年來發展較快。
iso/fdis683-17中納標的中碳軸承鋼鋼種有: c56e2 (相當於s55c或sae1055)、56mn4、70mn4 (相當於sae1070)、43crmo4 (相當於scm440或sae4142)。美國中碳軸承鋼標準astm a866 (2001)中,除了c56e2和56mn4之外,還有:
1030、1040、1050、1541、1552、4130、4140、4150、5140、5150、6150和43crmo4。這些中碳軸承鋼淬回火處理後具有高的屈強比,較高彈性極限和耐磨效能,良好的抗疲勞和抗多次衝擊效能。中國沒有專用的中碳軸承鋼。
常借用於中碳軸承的中碳合金鋼鋼種有: 55、50mna、70mn、37cra、65mn、50crva或50crni、55simova、50simo、50crnimo或sae8660。
不鏽軸承鋼主要為適應化工、石油、造船、食品工業等的需要而發展起來的,用於製造在腐蝕環境下工作的軸承及某些部件,也可用於製造低摩擦、低扭矩儀器、儀表的微型精密軸承。不鏽軸承鋼主要有:中、高碳馬氏體不鏽鋼、奧氏體不鏽鋼、沉澱硬化型不鏽鋼等。
為滿足軸承的硬度要求,多採用馬氏體不鏽鋼。
iso/fdis683-17中納標的不鏽軸承鋼鋼種有: x47cr14、x65cr14、x108crmo17 (相當於astm440c)、x90crmov18-1。美國標準astm a756中的不鏽軸承鋼有:
440c和440cmod。中國不鏽軸承鋼標準gb3086中的鋼種為9cr18 (相當astm440c)和9cr18mo。
隨著航空、航天工業的發展,噴氣發動機、燃汽輪機和宇航飛行器的製造的要求越來越高,軸承的工作溫度越來越高,甚至高於300℃。這樣,高溫軸承鋼應運而生。高溫軸承鋼應具有高的高溫硬度(大於50hrc)、尺寸穩定性、耐高溫氧化性、低的熱膨脹性和高的抗蠕變強度。
其中前兩項為選擇高溫軸承鋼材料的主要指標。高溫軸承鋼可分為:高溫不鏽軸承鋼、高溫高速工具鋼、高溫滲碳軸承鋼。
iso/fdis683-17中納標的高溫軸承鋼鋼種有:80mocrv42-16、x82wmocrv6-5-4、x75wcrv18-4-1。美國的高速工具鋼標準astm a600(1999)中的t1、m2、m50等鋼種可作為高溫軸承鋼使用。
中國高溫軸承鋼的標準gb3086中的鋼種為: 8cr4mo4v和10cr14mo4。8cr4mo4v是一種含mo的高溫不鏽鋼,在astma600標準中相當於m50,也是各國廣泛使用的一種高溫軸承鋼,具有較好的高溫硬度和高溫尺寸穩定性,並且有高的高溫接觸疲勞效能。
可以製造工作溫度在315℃以下使用的軸承。主要用於飛機、艦艇發動機軸承、冶金、化工和原子能工業中高溫裝置軸承。10cr14mo4鋼是9cr18mo的改進鋼種，其增加了mo量,減少了cr量,使其高溫硬度和耐磨性提高,使用溫度可達480℃。
中國高溫軸承鋼系中的高速工具鋼的鋼種有cr4mo4v和w18cr4v。前者相當於美國的m50,因綜合性能好和合金元素含量低而廣泛使用,它在耐磨性、高溫硬度和抗氧化性等方面與10cr14mo4相當,作為中級高溫軸承材料可以製造工作溫度在315℃以下使用的軸承。後者相當於astma600中的t1,適用於更高溫度和更好的高溫硬度下工作的軸承。
中國高溫軸承鋼系中還沒有合適的滲碳高溫鋼。
2.2軸承鋼鋼種的發展動向
對於高碳鉻軸承鋼來講,主要是提高鋼材的純潔度和鋼中碳化物的充分均勻化。氧化物夾雜是軸承鋼中最具危害性的,對疲勞破壞有顯著的影響。氧含量越高,不僅造成氧化物夾雜數量增多,而且氧化物夾雜尺寸增大,偏析嚴重,夾雜級別增高,對疲勞壽命的危害也就加劇。
在21世紀的今天,冶金材料工作者正在為鋼中氧含量接近2-3μg/g這樣的極限值的新目標而努力。當前,人們關注的另乙個體現軸承鋼清潔度的熱點是鋼中鈦含量的水平。skf公司的試驗表明:
鈦含量從40μg/g降到10μg/g ,能使壽命提高約2倍。日本某公司的試驗表明:如果能控制在12μg/g以下,微型軸承可達到靜音的運轉效果。
因此,要努力降低鋼中的鈦。目前,希望軸承鋼鋼中鈦含量在6μg/g以下。另外，除了控制高純潔度鋼水中的非金屬夾雜物的數量之外,還需控制其形態與分布。
在鋼中碳化物的控制方面,通過控軋或軋後快冷基本消除了高碳鉻軸承鋼網狀碳化物,獲得了合適的預備組織。這在縮短球化退火時間、細化碳化物、提高疲勞壽命等方面都取得了適用性
效果。前蘇聯和日本的研究動向之一是低溫控軋(800-850℃以下),軋後不經水冷,採用空冷後短時間退火,或完全取消球化退火工藝,就可得到合格的組織。動向之二是650℃加工。
高碳鉻軸承鋼熱加工前若具有細晶粒組織或在加工過程能形成細晶粒,則在一定變形速率下,呈現出超塑性。
在提高球化退火質量並獲得細小、均勻、球形的碳化物以及縮短退火時間或取消球化退火工序的研究方面有了進展。軸承鋼盤條採用兩次組織退火,將拉拔後的720-730℃再結晶退火改為760℃的組織退火。這樣可得到硬度低、球化好、無網狀碳化物的組織。
這在縮短球化退火時間、細化碳化物、提高疲勞壽命等方面都取得了適用性效果。
滲碳軸承鋼和中碳軸承鋼,除了提高鋼材的純潔度外,為滿足使用者特殊環境下的長壽命化的需求,要開發特殊工況條件下的新鋼種。
不鏽軸承鋼,主要是致力於耐蝕性和耐熱性的多用途化條件下的馬氏體不鏽鋼的開發。對於高溫軸承鋼來講,重點是航空、宇航等高溫用軸承鋼的開發。另一方面,現有的高溫軸承鋼系中的高碳高溫不鏽鋼、高速鋼都因合金元素含量高而**昂貴,特別是高速鋼類高溫軸承鋼的車削、磨削加工以及熱處理都給軸承製造帶來一定困難。
為此,美國研製出一種效能良好的滲碳高溫軸承鋼。這種鋼的退火硬度hb不大於192,可直接在最佳淬火溫度1149℃下滲碳,而獲得最快的滲碳效果,也可在較低溫度下,如927℃滲碳,表面滲碳量可達0.80%-1.
40%。該鋼種適用於製造427-482℃下連續運轉的軸承零件,還可用於製造538℃下間歇工作的軸承零件。目前,國外發展的幾個滲碳高溫軸承鋼鋼種有:
cbs600、cbs1000、m315等。我國已開發軸承鋼鋼種牌號、成分及與國外軸承鋼牌號對比分布見表2及表3。
鋼的牌號和化學成分標準
成品標準 一 普通碳素結構鋼成分標準 gb t 700 2006 冷軋用鋁鎮靜鋼q195l成分標準 企業標準或內控 二 優質碳素結構鋼成分標準 gb t699 1999 1 20 鋼成分標準 液相線溫度1515 附 cr 0.25，ni 0.30 cu 0.25。2 45 鋼成分標準 液相線溫度14...
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