摘  要： 中國(guó)近年來(lái)工業(yè)制造領(lǐng)域不斷發(fā)展，這對(duì)國(guó)內(nèi)軸承鋼的研發(fā)制造提出了新的挑戰(zhàn)，高品質(zhì)軸承鋼的研發(fā)生產(chǎn)成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)亟待解決的問題之一。從軸承鋼的分類、性能的主要影響因素以及熱處理工藝的發(fā)展等方面對(duì)國(guó)內(nèi)外軸承鋼的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜合論述，提出了發(fā)展國(guó)內(nèi)高品質(zhì)軸承鋼需解決的工藝優(yōu)化、夾雜物與碳化物的控制、檢測(cè)設(shè)備及技術(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)缺乏等問題的方法，以期實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)高品質(zhì)軸承鋼的量化生產(chǎn)與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 軸承鋼；質(zhì)量控制；夾雜物；碳化物；熱處理；發(fā)展趨勢(shì)

隨著當(dāng)前社會(huì)的飛速發(fā)展，軸承鋼已廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械、裝備制造、交通運(yùn)輸、航空航天等各個(gè)領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)的軸承和軸承鋼制造行業(yè)經(jīng)過了數(shù)十年的發(fā)展，逐漸形成了較為完善的工業(yè)體系。國(guó)內(nèi)軸承與軸承鋼的研發(fā)與生產(chǎn)，以及軸承鋼產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定提升，使中國(guó)逐漸成為世界軸承制造大國(guó)，并朝著制造強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)穩(wěn)步前進(jìn)。國(guó)內(nèi)的軸承行業(yè)年銷售額現(xiàn)今已達(dá)到2000多億元人民幣，并以每年12%～15%的增速高速增長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)部分大型鋼企，如興澄特鋼、寶武鋼鐵等生產(chǎn)的軸承鋼產(chǎn)品均已得到國(guó)外著名軸承鋼生產(chǎn)企業(yè)SKF、FAG等的認(rèn)可。國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)雖然近年來(lái)已有了長(zhǎng)足發(fā)展，但是其中存在的問題仍然不能忽視。國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的軸承鋼主要集中于中低端軸承產(chǎn)品，甚至在低端軸承領(lǐng)域出現(xiàn)產(chǎn)能過剩的情況。而航空航天、高速鐵路等領(lǐng)域要求軸承具有良好的強(qiáng)韌性、質(zhì)量穩(wěn)定性以及更長(zhǎng)的使用壽命，而國(guó)內(nèi)目前難以在高端軸承研發(fā)領(lǐng)域取得明顯突破，使國(guó)內(nèi)高品質(zhì)軸承嚴(yán)重依賴進(jìn)口，這也成為制約中國(guó)高端裝備制造和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要因素之一。當(dāng)前中國(guó)高端軸承鋼產(chǎn)品的研發(fā)水平與瑞典、德國(guó)、日本等軸承制造強(qiáng)國(guó)差距懸殊較大，軸承鋼潔凈度低，氧化物夾雜、碳化物不穩(wěn)定且分布不均勻等因素大幅降低了國(guó)產(chǎn)軸承鋼的壽命和可靠性，嚴(yán)重影響了國(guó)內(nèi)高端裝備制造和戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此，發(fā)展高品質(zhì)軸承鋼是當(dāng)前中國(guó)各科研院所、高校以及軸承鋼制造行業(yè)的研究重點(diǎn)之一。本文主要從軸承鋼分類、性能影響因素、熱處理工藝及發(fā)展方向等方面綜合論述了軸承鋼近年來(lái)的發(fā)展現(xiàn)狀。

1 軸承鋼的分類

軸承在工業(yè)設(shè)備中的主要作用為支撐旋轉(zhuǎn)體，降低其在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的摩擦因數(shù)，保證機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)精度,因此軸承的工作狀態(tài)一般為線接觸或者點(diǎn)接觸。由于接觸區(qū)域較小，導(dǎo)致軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中需要承受1500～5000MPa的壓應(yīng)力。軸承的工作環(huán)境對(duì)軸承鋼的強(qiáng)韌性、耐磨性以及使用壽命提出了更高的要求，這使軸承鋼成為所有合金鋼生產(chǎn)要求中***為嚴(yán)格的鋼種之一。1976年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO將軸承鋼分為表面硬化型軸承鋼、全淬透型軸承鋼、高溫軸承鋼以及不銹軸承鋼等4大類。中國(guó)的軸承鋼分類與ISO分類基本相同，分別為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高溫軸承鋼和不銹軸承鋼，對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為GB/T18254、GB/T3203、GB/T1205、GB/T3086和YB/T688共計(jì)15個(gè)牌號(hào)。

1.1高碳鉻軸承鋼

GCr15高碳鉻軸承鋼作為世界第1代軸承鋼，經(jīng)過百余年的發(fā)展，其化學(xué)成分至今未有大的改變。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該鋼種的產(chǎn)量至今仍占軸承鋼年總產(chǎn)量的80%以上。但軸承設(shè)計(jì)尺寸的增大、承受載荷的不斷增加，要求軸承鋼具有更高的強(qiáng)度、更好的尺寸穩(wěn)定性以及更長(zhǎng)的疲勞壽命。

鉻錳硅系軸承鋼因添加了一定量的Si、Mn元素，使得鋼材的淬透性有所提升，提高了軸承鋼的強(qiáng)度和硬度，并有效改善了鋼材的耐磨性能；Mo與Cr、Mn元素共存時(shí)，可以改善鋼的回火脆性，提升碳化物的穩(wěn)定性，這對(duì)軸承鋼的性能改善是至關(guān)重要的，由此逐步形成了以鉻硅鉬、鉻錳鉬系軸承鋼為代表的高碳鉻軸承鋼。目前，各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的高碳鉻軸承鋼多數(shù)是在GCr15的基礎(chǔ)上通過進(jìn)一步優(yōu)化合金元素含量得到的，高碳鉻軸承鋼牌號(hào)及其主要化學(xué)成分見表1。

1.2滲碳軸承鋼

高碳鉻軸承鋼含碳量較高，使得鋼材的沖擊韌性降低，因軸承鋼抗沖擊性能和韌性對(duì)工作環(huán)境要求較高，在低合金結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)上研發(fā)出了滲碳軸承鋼。降低軸承鋼中的碳含量，對(duì)鋼材表面進(jìn)行滲碳處理，***終研發(fā)出表面具有更高的硬度和良好的耐磨性、鋼材芯部具有良好的韌性的滲碳軸承鋼。滲碳軸承鋼的代表性鋼種有G20CrMo、G20CrNiMo、G20CrNi2Mo、G20Cr2Ni4、G20Cr2Mn2Mo等。

趙國(guó)防等研究熱處理工藝對(duì)滲碳軸承鋼組織性能影響時(shí)的結(jié)果表明，鋼的表面到芯部的碳含量梯度分布直接影響鋼材硬度的梯度分布，由于奧氏體與馬氏體比容的不同，導(dǎo)致滲碳處理后的滲層表面存在壓應(yīng)力，提升了鋼材的疲勞壽命。圖1所示為軸承鋼經(jīng)滲碳熱處理后的滲碳層形貌。

燕山大學(xué)張福成研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了一種滲碳型納米貝氏體軸承鋼，其表層組織如圖2所示，該鋼的表層組織為高碳納米貝氏體，芯部組織為低碳馬氏體。試驗(yàn)表明，相較于傳統(tǒng)馬氏體滲碳鋼，這種納米貝氏體滲碳鋼的接觸疲勞壽命提升了一倍以上，在滲碳軸承鋼領(lǐng)域擁有良好的應(yīng)用前景。

1.3不銹軸承鋼

典型的不銹軸承鋼有馬氏體不銹鋼(如9Cr18、9Cr18Mo、Cr15Mo4)、奧氏體不銹鋼(如1Cr18Ni9Ti)等，國(guó)內(nèi)外主要高碳鉻不銹軸承鋼的牌號(hào)與化學(xué)成分見表2。9Cr18、9Cr18Mo等高碳高鉻馬氏體不銹鋼具有較高的硬度和耐磨性，同時(shí)，在海洋環(huán)境、某些酸溶液、鹽溶液中具備優(yōu)良的耐蝕性，常在耐腐蝕性和耐磨性要求較高的使用工況下應(yīng)用。奧氏體不銹軸承鋼常用于對(duì)耐蝕性能要求更高但承受沖擊載荷較低的軸承件上，該鋼種在多數(shù)工作環(huán)境中表現(xiàn)出了良好的抗腐蝕性，但由于奧氏體組織的特性，導(dǎo)致該軸承鋼無(wú)法在強(qiáng)度載荷、耐磨性要求較高的工作環(huán)境下應(yīng)用。

近年來(lái)有研究人員研發(fā)出了一種具備高耐蝕性的不銹軸承鋼G30Cr15MoN，并對(duì)比了馬氏體不銹鋼440C與不銹軸承鋼G30Cr15MoN的組織性能。G30Cr15MoN與440C不銹軸承鋼的SEM組織形貌如圖3所示，研究表明，G30Cr15MoN中細(xì)小彌散的碳氮化物Cr2(C,N)與M23C6碳化物之間存在復(fù)合強(qiáng)化，從而使得G30Cr15MoN鋼具有高硬度和高耐蝕性的優(yōu)異性能。

1.4高溫軸承鋼

高溫軸承鋼的工作溫度一般為150℃以上，隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等大型軸承設(shè)備功率的不斷提高，軸承的工作溫度可達(dá)到350 ℃以上，這要求高溫軸承鋼在高溫環(huán)境下具備高強(qiáng)度、高硬度、抗氧化性、尺寸穩(wěn)定性以及耐蝕性等性能。

近年來(lái)，為滿足軸承鋼高溫環(huán)境下的性能要求，高速鋼逐漸被應(yīng)用于軸承鋼的研發(fā)生產(chǎn)，例如8Cr4Mo4V就是一種添加一定量Mo、V元素的高速鋼。Mo元素可提高其高溫下的硬度，提升鋼材的耐磨性與耐蝕性；V為強(qiáng)碳化物形成元素，與鋼中的C形成的VC碳化物可有效提高鋼材的耐磨性；同時(shí)，W也可提高鋼的淬透性和耐磨性能。趙開禮等在高溫軸承鋼8Cr4Mo4V貝氏體等溫淬火工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)8Cr4Mo4V鋼進(jìn)行了不同溫度的固溶處理，隨后進(jìn)行260℃鹽浴處理，研究分析了不同固溶溫度對(duì)8Cr4Mo4V鋼貝氏體組織轉(zhuǎn)變的影響，8Cr4Mo4V高溫軸承鋼在不同固溶溫度處理并回火后的貝氏體組織如圖4所示，結(jié)果表明，在1050和1065℃的固溶溫度下，8Cr4Mo4V鋼中貝氏體組織更加細(xì)小均勻，其沖擊韌性也更為優(yōu)異。

2 軸承鋼性能影響因素

2.1潔凈度

鋼中N、H、O的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是衡量軸承鋼潔凈度的重要指標(biāo)。氮在鋼中主要以TiN、AlN的形式存在，氧一般以氧化物夾雜的形式存在，氫在鋼中易引起氫脆、內(nèi)裂紋的產(chǎn)生。為了便于分析鋼中夾雜物對(duì)鋼材的影響，通常將夾雜物分為A—硫化物、B—Al₂O₃、C—硅酸鹽、D—點(diǎn)狀(球狀)不變形夾雜物4類。夾雜物的存在破壞了鋼基體結(jié)構(gòu)的連續(xù)性和均勻性，在交變載荷的影響下，存在夾雜物的部位易產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致軸承疲勞剝落。當(dāng)應(yīng)力集中更為嚴(yán)重時(shí)，則會(huì)萌生微裂紋，裂紋的不斷擴(kuò)展將會(huì)導(dǎo)致軸承失效。

氧化物夾雜為非金屬夾雜物中對(duì)軸承疲勞壽命危害***大的缺陷，鋼中氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加導(dǎo)致氧化物夾雜明顯增多，氧化物夾雜的數(shù)量和尺寸均是影響軸承疲勞壽命的重要因素。日本山陽(yáng)特鋼、瑞典SKF公司等著名軸承制造企業(yè)近年來(lái)對(duì)冶煉工藝不斷改進(jìn)，鋼中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)目前已經(jīng)能夠穩(wěn)定控制在0.0004%～0.0006%，產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性與使用壽命均得到極大的提升。近些年，國(guó)內(nèi)雖然對(duì)鋼中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的控制已逐漸向歐美標(biāo)準(zhǔn)靠近，但由于鋼中氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)的波動(dòng)較大，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性不足。另外，由于Ti為強(qiáng)碳、氮化物形成元素，若控制不當(dāng)，Ti易與鋼中C、N、O等元素形成氮化鈦、碳氮化鈦夾雜物，嚴(yán)重降低軸承鋼的疲勞壽命。國(guó)內(nèi)外軸承鋼生產(chǎn)企業(yè)對(duì)鋼中Ti質(zhì)量分?jǐn)?shù)的控制都有著嚴(yán)格要求，SKF生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定軸承鋼中殘余Ti質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于0.0012%、山陽(yáng)特鋼要求Ti的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制為0.0014～0.0015%。

2.2碳化物與組織缺陷

軸承鋼潔凈度的提高，使得碳化物的尺寸與均勻性對(duì)軸承疲勞壽命的影響更為顯著。研究表明，鋼中碳化物的尺寸越大、均勻程度越低，軸承失效的概率越大；碳化物的含量越低，軸承的疲勞壽命越長(zhǎng)。軸承鋼中含有較多的合金碳化物形成元素，如Mn、Cr、Mo等元素極易引起碳化物發(fā)生偏析現(xiàn)象，導(dǎo)致碳化物分布不均勻，從而降低軸承的疲勞壽命。鋼中的碳化物存在形式主要表現(xiàn)為碳化物液析、網(wǎng)狀碳化物以及帶狀碳化物3種。隨著冶煉質(zhì)量的提升，碳化物液析隨之消除；而網(wǎng)狀碳化物需通過一定的熱軋工藝(如控軋控冷)才能進(jìn)行消除；對(duì)于中碳軸承鋼或滲碳軸承鋼，由于其碳含量較低，主要以帶狀碳化物的控制為主，需通過球化處理以細(xì)化碳化物，提升碳化物在鋼中的均勻性。

高端軸承鋼在對(duì)鋼中碳化物的精細(xì)控制之外，對(duì)低倍組織的要求也極為嚴(yán)格，中心疏松、縮孔、偏析等組織缺陷需要控制在一個(gè)極低的水平，以達(dá)到高品質(zhì)軸承鋼的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。目前國(guó)內(nèi)軸承鋼生產(chǎn)企業(yè)對(duì)于組織缺陷、尺寸精度等方面的控制與瑞典、日本等軸承制造強(qiáng)國(guó)還有較大的差距，在對(duì)碳化物、夾雜物的尺寸、均勻性控制的同時(shí)，還需要嚴(yán)格控制疏松級(jí)別，避免組織中出現(xiàn)白點(diǎn)、縮孔等組織缺陷，以提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

2.3冶煉工藝

近年來(lái)國(guó)內(nèi)興澄、大冶等大型軸承鋼制造企業(yè)隨著冶煉工藝的不斷提升，其軸承質(zhì)量逐漸得到國(guó)外先進(jìn)軸承企業(yè)的認(rèn)可。國(guó)內(nèi)當(dāng)前的冶煉工藝已逐漸與國(guó)際先進(jìn)特鋼生產(chǎn)企業(yè)接軌，普遍采用廢鋼+高爐鐵水→超高功率電弧爐冶煉→LF精煉→VD/RH真空脫氣→IC/CC的冶煉工藝流程，國(guó)內(nèi)先進(jìn)軸承鋼生產(chǎn)企業(yè)的冶煉工藝流程見表3。

基于當(dāng)前的冶煉工藝和先進(jìn)冶煉設(shè)備，國(guó)內(nèi)軸承鋼的氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本可以控制為0.0006%～0.0008%，一些先進(jìn)鋼企對(duì)鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的控制甚至可以達(dá)到0.0015%，鋼中夾雜物的控制水平有了顯著提升。但對(duì)于冶煉過程中的精細(xì)化控制，如成分、工藝參數(shù)控制的不足，檢測(cè)技術(shù)的欠缺使國(guó)內(nèi)軸承鋼產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性得不到保證，不同批次產(chǎn)出的鋼材性能差異較大，特別是高端軸承鋼的產(chǎn)品質(zhì)量不能得到有效保證，軸承鋼中碳化物分布、低倍組織缺陷控制等方面與國(guó)際制造水平相比仍有較大的提升空間。鑒于此，國(guó)內(nèi)可以引進(jìn)如真空感應(yīng)+真空自耗(VIM+VAR)等國(guó)外先進(jìn)冶煉工藝，以提高軸承鋼的潔凈度，改善鋼中夾雜物與碳化物的尺寸及分布均勻性。

3 熱處理工藝

對(duì)熱處理工藝進(jìn)行改進(jìn)，不僅可以細(xì)化晶粒，還可以細(xì)化碳化物、改善碳化物分布的均勻性。傳統(tǒng)高碳鉻軸承鋼中高硬度的馬氏體使該鋼種具有良好的耐磨性以及優(yōu)異的抗接觸疲勞性能，但由于韌性較差，淬火時(shí)工件表面易存在殘余拉應(yīng)力，而且其氫脆敏感性較高，使高碳鉻軸承鋼在性能要求較高的工作環(huán)境中的使用壽命大大降低。為此，在傳統(tǒng)馬氏體淬回火工藝的基礎(chǔ)上，研發(fā)出了貝氏體等溫淬火、馬氏體-貝氏體復(fù)相淬火等新型熱處理工藝。

以GCr15高碳鉻軸承鋼為例，圖5所示為該鋼種的3種常用熱處理工藝。工藝1為常規(guī)馬氏體淬回火工藝；工藝2為貝氏體等溫淬火熱處理工藝；工藝3為馬氏體-貝氏體復(fù)合淬火熱處理工藝。圖6所示為GCr15軸承鋼分別在馬氏體淬回火、貝氏體等溫淬火、馬氏體-貝氏體復(fù)相淬火以及貝氏體變溫淬火工藝下的熱處理后的組織形貌圖。

3.1球化退火

軸承的常規(guī)熱處理包括球化退火和淬火+低溫回火兩部分。球化退火一方面使球狀碳化物顆粒均勻分布在鐵素體基體上，從而上得到粒狀珠光體組織；另一方面，球化退火可以降低材料硬度，使鋼材獲得良好的切削加工性能，為終處理(淬火+低溫回火)做好組織準(zhǔn)備。

楊洪波等對(duì)GCr15軸承鋼進(jìn)行不同球化退火時(shí)間處理并進(jìn)行馬氏體-貝氏體復(fù)相淬火工藝后發(fā)現(xiàn)，隨著球化退火時(shí)間不斷增加，貝氏體鐵素體片條呈逐漸變寬的趨勢(shì)，GCr15軸承鋼在不同球化退火時(shí)間下等溫淬火后SEM組織形貌如圖7所示，當(dāng)退火時(shí)間為150min時(shí)，貝氏體鐵素體片條變窄。分析表明，當(dāng)球化退火時(shí)間為150min時(shí)，在下貝氏體轉(zhuǎn)變過程中，大量未溶碳化物阻礙了貝氏體鐵素體片條的長(zhǎng)大，使得畸變能增加，促使新的貝氏體鐵素體片條產(chǎn)生，因此球化退火時(shí)間直接影響鋼中碳化物的分布，對(duì)球化退火時(shí)間的精準(zhǔn)控制可以細(xì)化貝氏體鐵素體片條尺寸，從而有效提高了軸承鋼的綜合性能。

常規(guī)球化退火冷卻速度一般為10～25℃/h，冷速過快，會(huì)對(duì)切削加工不利；過慢則會(huì)導(dǎo)致碳化物尺寸增大。因此，研發(fā)出了等溫球化退火工藝，該球化退火工藝的加工時(shí)間一般可縮短至10～18h；James M等提出了另一種可縮短加工時(shí)間的周期性球化退火工藝，但該工藝的熱處理控制步驟較為繁雜，在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用中受到了一定的限制。

3.2馬氏體淬回火工藝

對(duì)預(yù)處理(球化退火)、淬火后的鋼材進(jìn)行了低溫回火，以提高軸承鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性與疲勞壽命。終處理(淬火+低溫回火)的加熱溫度一般為Ac1～Accm。以GCr15軸承鋼為例，淬火溫度一般為820~860℃，溫度過高或過低都會(huì)影響鋼材的綜合性能。低溫回火溫度一般為150~170℃，為得到較為穩(wěn)定的回火組織，盡可能消除組織中的內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)保證較長(zhǎng)的回火時(shí)間。GCr15軸承鋼馬氏體淬-回火后的組織形貌如圖8所示，對(duì)GCr15軸承鋼進(jìn)行了850℃保溫30min的淬火處理和160℃保溫3h的低溫回火處理，***終得到由回火馬氏體、少量殘余奧氏體及碳化物組成的回火組織。

3.3貝氏體等溫淬火工藝

隨著對(duì)軸承鋼性能要求的不斷提高，軸承鋼的淬火-回火工藝也在不斷改進(jìn)。高碳鉻軸承鋼通過下貝氏體等溫淬火處理，得到由下貝氏體、馬氏體、殘余奧氏體及碳化物組成的***終組織。張?jiān)銎绲妊芯勘砻?，?jīng)過貝氏體等溫淬火后的GCr15軸承鋼，其沖擊韌性比常規(guī)馬氏體淬回火處理后的鋼材沖擊韌性提升了一倍以上。

ZHAOJ 等在200℃溫度下對(duì)高碳鉻軸承鋼分別進(jìn)行了2、6、12、72h的等溫淬火處理，得到體積分?jǐn)?shù)為2.1%、40.8%、60.2%、86.6%的針狀貝氏體組織，圖9所示為200℃下兩種樣品分別等溫6h和12h后的透射電鏡圖，可以觀察到由板條狀貝氏體鐵素體、薄膜狀殘余奧氏體及ε-碳化物組成的***終組織，通過平均線截距法測(cè)量并校正數(shù)據(jù)，得出該組織為納米貝氏體板條，其平均厚度約為50nm±15nm。

燕山大學(xué)張福成等研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)熱處理工藝相比，納米貝氏體軸承鋼熱處理工藝具有更低的等溫溫度，增大了相變的驅(qū)動(dòng)力，增加了貝氏體的形核點(diǎn)。但該工藝的不足之處是延長(zhǎng)了貝氏體轉(zhuǎn)變過程中的等溫時(shí)間，增加了生產(chǎn)制造成本，因此對(duì)于納米貝氏體熱處理工藝，應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化其成分設(shè)計(jì)，改善熱處理工藝，以縮短貝氏體轉(zhuǎn)變過程中的形成時(shí)間，降低生產(chǎn)的制造成本。

4 軸承鋼發(fā)展方向

隨著國(guó)內(nèi)工業(yè)制造領(lǐng)域的不斷發(fā)展，中國(guó)立足于國(guó)際產(chǎn)業(yè)變革大形勢(shì)，作出了“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略部署。作為裝備制造領(lǐng)域不可或缺的關(guān)鍵零部件之一，軸承關(guān)系著國(guó)內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域高端制造的未來(lái)發(fā)展方向，決定著中國(guó)向世界制造強(qiáng)國(guó)目標(biāo)的邁進(jìn)?？傮w來(lái)看，中國(guó)軸承行業(yè)經(jīng)過近幾十年的發(fā)展已有了顯著提升，但在高端軸承領(lǐng)域，由于對(duì)鋼中夾雜物、碳化物的尺寸與分布以及低倍組織缺陷的控制精細(xì)程度不足，使高品質(zhì)軸承產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性得不到保障。鑒于此，未來(lái)國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)為滿足高端軸承產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命、高可靠性要求，其研究方向可從以下幾個(gè)方面考慮。

(1)工藝改進(jìn)?；谳S承鋼的常規(guī)馬氏體淬回火處理，已陸續(xù)研發(fā)出貝氏體等溫淬火、馬氏體-貝氏體等溫淬火、貝氏體變溫淬火等新的熱處理工藝。針對(duì)當(dāng)前研究較多的貝氏體軸承鋼，首先，應(yīng)注意貝氏體等溫淬火工藝的適用性，熱處理工藝的選擇應(yīng)根據(jù)軸承的工作環(huán)境以及實(shí)際使用性能要求來(lái)確定；其次，對(duì)于貝氏體等溫淬火介質(zhì)的改良，未來(lái)應(yīng)盡量避免過多使用有毒的硝鹽，研發(fā)更環(huán)保的淬火介質(zhì)；第三，由于貝氏體等溫溫度較低，導(dǎo)致整個(gè)熱處理過程加工時(shí)間過長(zhǎng)，這無(wú)疑增加了企業(yè)制造成本，因此對(duì)于貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)間的縮減應(yīng)是未來(lái)的研究重點(diǎn)之一。此外，國(guó)內(nèi)軸承鋼的冶煉工藝流程雖基本與國(guó)際水平接軌，但國(guó)內(nèi)廢鋼冶煉占比較大，精煉過程中真空度不達(dá)標(biāo)，鋼中氧含量波動(dòng)偏大，導(dǎo)致非金屬夾雜物、碳化物的控制難以達(dá)到評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。***后，還應(yīng)借鑒國(guó)外真空脫氣、夾雜物均勻化等先進(jìn)冶煉工藝，實(shí)現(xiàn)超潔凈、超長(zhǎng)壽命軸承鋼的國(guó)產(chǎn)化。

(2)內(nèi)部質(zhì)量控制。第一，對(duì)于氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)的控制以及夾雜物在鋼中的分布均勻性應(yīng)有更為精細(xì)的檢測(cè)與控制標(biāo)準(zhǔn)，未來(lái)對(duì)于鋼中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)穩(wěn)定在0.0006%以下，鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)小于0.0015%，降低或消除鋼中硬脆夾雜物導(dǎo)致的疲勞剝落與斷裂，將夾雜物對(duì)鋼材質(zhì)量的影響降到***低；第二，針對(duì)國(guó)內(nèi)軸承鋼較為突出的碳化物不穩(wěn)定甚至是超標(biāo)問題，應(yīng)通過控軋控冷、周期性球化退火以及循環(huán)感應(yīng)球化退火等先進(jìn)工藝，盡可能消除鋼中的碳化物偏析，提升碳化物分布的均勻性，實(shí)現(xiàn)組織細(xì)化與均勻化；第三，優(yōu)化冶煉過程中的連鑄工藝，減少鋼中的低倍組織缺陷，降低鑄坯中心疏松、縮孔，嚴(yán)格控制成分偏析，改善連鑄坯的質(zhì)量。

(3)表面改性。針對(duì)日益復(fù)雜的工作環(huán)境，盡可能基于表面滲碳、碳氮共滲等原有的表面處理工藝，結(jié)合表面涂層、熔覆等新的表面改性技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料表面性能的優(yōu)化，延長(zhǎng)軸承的疲勞壽命，開發(fā)出適應(yīng)不同工作環(huán)境的軸承鋼產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)軸承鋼由單一性向多元化的特色發(fā)展。

(4)檢測(cè)設(shè)備與技術(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。首先，國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)生產(chǎn)集中度低，各軸承制造企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，由于大部分中小企業(yè)高精密檢測(cè)設(shè)備缺乏，諸如微觀夾雜物、網(wǎng)狀碳化物、表面缺陷等很難被檢出，***終導(dǎo)致不合格產(chǎn)品流入市場(chǎng)；其次，國(guó)內(nèi)軸承行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于部分有害元素含量、夾雜物以及碳化物的尺寸及分布未做評(píng)級(jí)要求，對(duì)于脫碳層、尺寸精度的控制不夠嚴(yán)格；另外，目前國(guó)外對(duì)于鋼中殘余奧氏體及殘余應(yīng)力的檢測(cè)評(píng)定均有相關(guān)控制標(biāo)準(zhǔn)，而中國(guó)對(duì)于鋼中殘余應(yīng)力的檢測(cè)分析尚未納入控制指標(biāo)，對(duì)此今后應(yīng)結(jié)合國(guó)內(nèi)外軸承行業(yè)發(fā)展實(shí)際情況，制定統(tǒng)一的技術(shù)評(píng)價(jià)體系以及完備的檢測(cè)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格控制產(chǎn)品質(zhì)量，提升國(guó)內(nèi)軸承產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。