我国轴承钢及热加工技术的现状和研究方向_尤绍军

第37卷第1期2012年

1

月

HEAT TREATMENT OF METALS

Vol.37No.1

January 2012

我国轴承钢及热加工技术的现状和研究方向

尤绍军

（瓦房店轴承集团有限责任公司技术中心，辽宁瓦房店116300）

Status and research directions of bearing steels and heat processes in China

YOU Shao-jun

（Wafangdian Bearing Group Corporation Ltd．，Wafangdian Liaoning 116300，China ）

中图分类号：TF762.4

文献标志码：A

文章编号：0254-6051（2012）01-0119-08

收稿日期：2011-07-01

基金项目：“十二五”国家科学技术计划材料领域前沿技术研究（863）入库项目（SQ2011GX04D00578）

作者简介：尤绍军（1966—），男，河南漯河人，高工，学士，主要从事轴承

材料与热处理研究。联系电话：0411-********；E-mail ：youshaojun @yeah．net

经过改革开放后30多年的快速发展，我国已成为

世界第二的装备制造大国，但由于我国生产的轴承普遍性能落后、

寿命低、可靠性差，轧机轴承寿命只有进口轴承的1/3 1/10，重大装备配套的高端轴承大部分依赖进口，高速铁路客车、大功率牵引机车、风电增速机轴承、大功率风电主轴轴承、高档数控机床主轴轴承、大型核电设备、大型化工设备、大型掘进机等重大装备配套轴承几乎全部依赖进口，大型舰船、钢铁轧机轴承、轿车轴承大部分依赖进口，极大地提高了我国重大装备的制造成本，严重制约了我国重大装备制造业的发展，成为国家重大装备制造业发展的瓶颈。

2010年，不包括随主机进口的高端轴承，我国进口高端轴承27亿美元。同时，由于我国轴承技术质量水平低，无品牌优势和定价权，我国轴承的价格只有世界先进国家轴承价格的1/3 1/10，使我国沦为低端轴承制造业大国，资源消耗大，行业利润低。其主要原因是从业人员待遇差，研发投入少。

随着科学技术的发展和装备制造业的不断进步，对轴承的要求越来越高，例如：要求轴承大型化，高转速，耐高温，高负荷，高可靠性，长寿命，抗腐蚀，高尺寸稳定性，低噪音，节能，环保等，轴承钢性能和质量及其热加工和热处理技术是满足这些要求的基础和决定因素。

缺乏制造重大装备用大型轴承的高碳铬轴承钢和渗碳轴承钢、轴承钢的整体技术质量水平低和轴承钢的热加工及热处理技术水平落后是我国轴承技术质量水平低的重要原因。

1

现状

1.1

轴承钢不足

1.1.1

材料成分波动大，质量一致性差

对近千炉不同炉次的国内、外轴承钢材料成分进

行了检测和统计分析，

发现国外轴承钢的材料成分波动极小，

不同炉次轴承钢的材料成分像同一炉钢一样。我国轴承钢的材料成分尽管也在标准规定的合格范围

内，

但是，不同炉次钢成分波动极大。成分是钢材的组织和各种性能的基础，成分波动必然导致钢材各种工艺性能和使用性能的变化，进而导致后续热加工和热处理的质量波动。我国轴承钢成分波动极大是我国轴承质量波动大的重要原因。1.1.2

缺乏适合制造大型轴承的高级高碳铬和高级

渗碳轴承钢及相应的热加工和热处理技术

自瑞典SKF 轴承制造公司发明了第一种轴承钢GCr15，100多年来，世界各轴承制造企业和轴承钢制造企业对轴承钢进行了深入研究，并研制了几十种轴

承钢及相应的热加工和热处理技术，

形成了比较完整的高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、耐热轴承钢和特殊用途钢等4大轴承钢系列，用于加工不同服役条件，尺寸大

小不一，

性能要求各异的各种轴承，初步满足各种轴承对不同品种轴承钢的要求，达到轴承性能和制造成本

的完美统一，特别是高碳铬轴承钢系列和渗碳轴承钢系列钢种，基本可以根据轴承的性能要求和轴承零件的尺寸大小，选用合适的钢种及相应的热加工和热处理技术，保证轴承既可以满足性能要求又可以降低生产成本。

与世界先进国家的轴承钢相比，我国仅有各种轴承钢10余种，品种不全，没有形成完整的高碳铬轴承钢系列和渗碳轴承钢系列，缺乏适用于加工大尺寸轴承的高级高碳铬轴承钢和高级渗碳轴承钢及相应的热加工和热处理技术。轴承选材时，性能与成本往往无

DOI:10.13251/j.issn.0254-6051.2012.01.030

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法兼顾，导致资源消耗大、制造成本高，轴承性能差、质量水平低，无法满足重大装备用高端轴承的要求。我国与世界主要国家的高碳铬轴承钢系列和渗碳轴承钢系列钢种见表1。

表1我国与世界主要国家的高碳铬轴承钢和渗碳轴承钢系列钢种

Table1Serises of high carbon chromium bearing steel and carburization bearing steel in domestic and world main countries 钢种系列瓦轴中国美国日本SKF德国

高碳铬轴承钢

渗碳轴承钢

GCr4GCr452100SUJ1SKF1100Cr2 GCr15GCr1551100SUJ2SKF2100Cr6 GCr15SiMn GCr15SiMn50100SUJ3SKF3100CrMn6 GCr15SiMo GCr15SiMo5195SUJ4SKF24100CrMo7 GCr18Mo GCr18Mo K19526A SUJ5SKF4100CrMo7-3 ZWZ111070M SKF2580MoCrV42-16 ZWZ125160SKF5X82WMoCrV6-5-4 ZWZ13ASTM A485-1SKF26X89CrMoV18-1 ZWZ14ASTM A485-2SKF6X102CrMo17

ASTM A485-3SKF27100CrMnMo8

ASTM A485-4SKF720CrMo5

TBA-2SKF8

TBS-9SKF24

TBS-600SKF30

G20CrMo G20CrMo4118H SMn42014NiCr14

G20crNiMo G20crNiMo4320H SMnC42014NiCr18

G20CrNi2Mo G20CrNi2Mo4620H SCr42018CrNi8

G20Cr2Ni4G20Cr2Ni44720H SCM41817CrNiMo6

G10CrNi3Mo G10CrNi3Mo4817H SCM42016MnCrS5 ZWZ154820H SCM42520MnCrS5

5120H SCM82220CrMo2

8617H SNC41520MoCr4

8620H SNC81520MoCrS4

9310H SNCM22025MoCr4

SNCM42019MnCr5

SNCM61616CrNiMo6

SNCM81517NiCrMo14

我国最高级的渗碳轴承钢是20Cr2Ni4，可以加工的轴承滚子最大直径可达到200mm，轴承套圈有效厚度最大可达到150mm。

有效直径大于200mm轴承滚子和有效厚度超过150mm轴承套圈，如采用20Cr2Ni4渗碳轴承钢制造，表面硬度、有效硬化层深度、心部硬度均无法达到轴承零件的技术要求。可以说，对有效直径超过200mm 轴承滚子，有效厚度超过150mm轴承套圈，我国无高级轴承钢可用，这严重制约我国重大装备用高端大型轴承的制造，例如以上的风电主轴轴承。

为了满足我国重大装备用高端大型轴承的要求，降低轴承制造成本，提高轴承技术质量水平，亟需研制适用于制造我国重大装备用高端大型轴承的高级高碳铬轴承钢和高级渗碳轴承钢及相应的热加工和热处理技术，完善高碳铬轴承钢和渗碳轴承钢系列。

1.1.3整体质量水平低，疲劳寿命短

例如SKF公司的高碳铬轴承钢系列共有14个钢种和与之匹配的马氏体淬火、低温贝氏体等温淬火和高温贝氏体等温淬火等热处理技术，可以满足滚子直径0 260mm、套圈有效壁厚0 210mm的各种尺寸高碳铬轴承钢制重大装备轴承的要求；而我国对应的高碳铬轴承钢系列仅有5个钢种和与之匹配的马氏体淬火和低温贝氏体等温淬火热处理技术［1］，仅能满足滚子直径0 80mm、套圈有效壁厚0 65mm的高碳铬轴承钢制重大装备轴承的要求［2］。

缺乏适用于制造大型轴承的高级高碳铬轴承钢和

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