欢迎访问上海博胥国际贸易有限公司网站!
— 销售热线 —
18019065374
18019086963

新闻中心

热门新闻

联系我们

上海博胥国际贸易有限公司

联系人:王经理

联系方式 : 18019086963

联系人:周经理

联系方式 : 18019065374

地址 : 上海市宝山区友谊路1588弄2号楼507室

中国齿轮钢生产现状及未来发展方向

中国齿轮钢生产现状及未来发展方向
中国齿轮钢生产现状及未来发展方向
中国齿轮钢生产现状及未来发展方向
访问量 : 958
编辑时间 : 2020-06-05

  

  特殊钢是重大装备制造和国家重点工程建设的关键材料。这是钢铁材料的高科技产品。它的生产和应用代表了一个国家的工业发展水平。1轴承钢现状及发展方向轴承广泛应用于矿山机械、精密机床、冶金设备、重型设备和高档汽车等主要设备领域,以及风力发电、高速轨道车和航空航天等新兴行业。我国生产的轴承主要是中低端轴承和中小型轴承,表现为低端过剩和高端短缺。与国外相比,高端轴承和大型轴承差距很大。

       中国高速铁路客车专用配套轮对轴承全部需要从国外进口。航空航天、高速铁路、高档汽车等工业领域使用的关键轴承,我国的轴承在使用寿命、可靠性、Dn值和承载能力等方面都远未达到先进水平。例如,国外汽车变速箱轴承的使用寿命低至50万公里,浙江齿轮用钢而国内同类轴承的使用寿命约为10万公里,可靠性和稳定性较差。作为航空发动机的关键基础部件,国外正在研发推力比为15-20的第二代航空发动机轴承,将于2020年左右组装成第五代战斗机。在过去的10年里,美国开发了航空发动机用第二代轴承钢。其代表钢种为500高强度耐腐蚀的CSS-42L轴承钢和350高氮耐腐蚀的Cronidur  30轴承钢,中国正在开发航空发动机第二代轴承。

  对于轮毂轴承,第一代和第二代轮毂轴承(滚珠轴承)在中国被广泛使用,而第三代轮毂轴承在欧洲被广泛使用。第三代轮毂轴承的主要优点是可靠性高、有效载荷间距短、安装方便、无需调整、结构紧凑等。目前,中国大部分进口汽车都采用这种轻量化的整体轮毂轴承。就铁路车辆而言,我国重载列车轴承采用国产电渣重熔二十铬镍二氧化锰渗碳钢制造,而国外已将真空脱气熔炼技术、夹杂物均匀化技术(IQ钢)、超长寿命钢技术(TF钢)、精细热处理技术、表面超硬处理技术和先进的密封润滑技术应用于轴承的生产制造,大大提高了轴承的使用寿命和可靠性。我国电渣轴承钢不仅质量差,而且价格比真空脱气钢高出2000-3000元/吨。未来,中国需要开发超高纯、精细、均匀、稳定的真空脱气轴承钢,以替代目前使用的电渣轴承钢。在风能方面,中国目前无法生产高科技主轴轴承和增速轴承,基本依赖进口。3MW以上风电机组配套轴承的国产化问题尚未解决。

       为了提高国外风力发电机轴承的强度、韧性和使用寿命,采用了一种新的特殊热处理钢SHX(40CrSiMo)。对于偏航和变浆轴承,硬化层深度、表面硬度、软带宽度和表面裂纹由表面感应淬火热处理控制。增速轴承和主轴轴承采用碳氮共渗,使零件表面获得更稳定的残余奥氏体体积分数(30%-35%)和大量细小碳化物和碳氮共渗,延长了轴承在污染润滑条件下的使用寿命。

        为了提高轧机轴承的使用寿命和运行精度,今后需要研究开发轧机用轴承钢(如GCr15SiMn和G20Cr2Ni4)的超高纯真空脱气冶炼和轴承表面大量奥氏体的控制热处理。日本的NSK轴承公司和NTN轴承公司分别开发了表面奥氏体强化技术,即通过增加表面奥氏体含量来开发TF轴承和WTF轴承,从而将轴承寿命提高了6-10倍。

       今后,我国轴承钢的研发方向主要体现在四个方面:

       一是经济洁净度:在考虑经济性的前提下,进一步提高钢的洁净度,降低钢中氧和钛的含量,达到轴承钢中氧和钛的质量分数分别小于610-6和1510-6的水平,降低钢中夹杂物的含量和尺寸,提高分布均匀性。

       二是组织细化和均匀化:通过合金化设计和控轧控冷工艺的应用,夹杂物和碳化物的均匀性进一步提高,网状和带状碳化物减少和消除,平均尺寸和最大颗粒尺寸减小,碳化物平均尺寸小于1 m,基体组织晶粒尺寸进一步改善,轴承钢晶粒尺寸进一步细化。

       三是减少宏观组织缺陷:进一步减少轴承钢的中心疏松、中心缩孔和中心成分偏析,提高宏观组织的均匀性。

       四是轴承钢的高韧性:通过新合金化、热轧工艺优化和热处理工艺研究,轴承钢的韧性得到提高。

       弹簧钢的现状和发展方向弹簧钢主要用于汽车、发动机制造和铁路行业。目前,我国弹簧钢产品存在的问题是中低端产品过多,高端和特殊品种缺乏。我国弹簧钢在纯度、抗疲劳性、表面质量和质量稳定性等方面与国外存在较大差距,不能满足高档客车悬架弹簧、气门弹簧、铁路专用弹簧和重型货车弹簧等弹簧钢的性能要求。中国仍然依赖进口高级和深加工弹簧钢。进口品种主要是汽车用弹簧钢,ra用弹簧钢


u=510009375,3326669084&fm=26&gp=0.jpg


  虽然降低钢中氧和夹杂物的含量是获得纯净钢的一种方法,但是很难获得零夹杂物的弹簧钢。因此,一些研究者提出了氧化物冶金技术,这是一种有效的晶粒细化方法,也是实现钢材强度和韧性多重提高的最有效方法。它利用钢中细小而分散的高熔点非金属夹杂物,主要是氧化物、硫化物和氮化物,作为晶内铁素体的形核核心,从而起到晶粒细化的作用。国内外对钛锆氧化物体系进行了系统的研究,认为钛氧化物是最理想的。奥氏体晶粒中的钛氧化物颗粒成为针状铁素体的有效成核点,并促进晶粒内铁素体的形成。

       然而,由于钢级成分的限制,氧化钛冶金的推广受到限制。近年来,稀土元素的研究已经开始,利用稀土元素的强脱氧和脱硫能力以及产品的高熔点,可以研究稀土氧化物对钢性能的影响。汽车工业对悬架弹簧的强度要求越来越高,山西20crmnmo设计应力增加到1100-1200兆帕。因此,日本开发了添加合金的钢,以提高强度和抗腐蚀疲劳强度。我国弹簧钢不能满足高档客车用悬挂弹簧钢的性能要求。强度为1200兆帕及以上的悬挂弹簧产品用弹簧钢依赖进口。然而,近年来,为了避免资源风险、降低成本和实现原材料的全球供应,强烈要求使用标准钢(SAE9254)来保持高强度,也强烈要求提高钢的韧性。

       因此,喷丸处理越来越多地被用来代替具有高处理成本的表面硬化热处理。喷丸可以通过向表面施加残余压应力来提高抗疲劳强度,降低表面缺陷的影响程度。因此,近年来它被认为是表面处理不可缺少的技术。随着表面强化技术的发展,悬架弹簧的设计应力也达到了1200兆帕的水平。预计未来高强度悬挂弹簧钢对强度、韧性、耐腐蚀性和耐久性的要求将越来越高。未来,随着汽车的轻量化,开发高强度、优异的抗弹性和抗疲劳性能的汽车悬架用弹簧钢是提高我国高端设备零部件自支撑能力和有效替代进口的必然趋势。

       在所有弹簧产品中,气门弹簧对材料有最严格的要求,尤其是高应力和横截面异常的弹簧。例如,要求抗拉强度达到2000兆帕;氧化物和硫化物的夹杂物等级要求达到0级。特殊型材对曲率、长轴和短轴等有特殊要求。目前,国外气门弹簧专用弹簧钢的生产主要集中在日本、韩国和瑞典。生产企业包括铃木、三星、住友、信盛钢丝、韩国的吉士威和瑞典的加菲顿等。他们几乎垄断了中国所有的异形型材和高应力阀门弹簧钢市场。2000年以后,随着新型发动机的发展,对发动机的转速、重量和紧凑性的要求越来越高。因此,日本开始使用2100-2200兆帕的OT钢丝。在这种情况下,不仅应该调整合金成分,而且应该改进现有的制造工艺。低温分散硬化成为一个必要的过程。然而,弹簧的形状在低温分散硬化后会改变。

       为了提高形状和尺寸的控制精度,在整个制造过程中控制形状变化的技术已经开始受到重视。未来,为了满足高端弹簧钢基础部件国产化的发展需求,高性能弹簧钢产品应不断开发。一方面,它正在向高强度方向发展,并要求在高应力下提高疲劳寿命和抗松弛性。另一方面,它正在向功能性发展。根据不同用途,要求耐腐蚀、无磁性齿轮钢的现状和发展方向齿轮在工作时,长期承受各种应力,如冲击力、接触应力、脉动弯曲应力和可变载荷下的摩擦力,还受到加工精度、装配精度、外硬点磨削等各种因素的影响。因此,齿轮钢极易损坏。因此,齿轮钢要求具有高的强度和韧性、疲劳强度和耐磨性。

       为了生产高质量的齿轮钢,一方面要求钢厂为用户提供淬透性稳定、满足用户工艺要求的齿轮钢产品;另一方面,齿轮工厂也需要优化现有技术,引进新技术,以提高齿轮质量。与日本、德国和美国生产的齿轮钢相比,中国齿轮钢的主要差异是:钢的品牌没有系列化,产品标准落后;钢的淬透性带较宽,国外钢的淬透性带已达到4RC,而中国的淬透性带约为6-8HRC,不够稳定。陕西不锈钢钢的纯度相对较低。从日本、德国、奥地利等国进口的齿轮钢的氧含量在(7-18)10-6之间波动,而中国的氧含量约为(15-25)10-6。非金属夹杂物分散不充分,分布不均匀,并且含有大颗粒夹杂物。粒度要求不同。

       中国的齿轮钢一般要求晶粒度为5-8,而日本特别强调渗碳齿轮钢的晶粒度不应大于6。日本开发了一系列低硅抗晶界氧化渗碳钢,可将晶界氧化层减少到5m,而铬钼钢如SCM420H为15-20 m;平均使用寿命短,单位产品能耗大,劳动生产率低。此外,在轧制过程中,如何保证低功率缺陷(如气孔)在小范围内,也是国内尚未研究的领域,因为低功率结构缺陷会对零件的后续加工和热处理变形带来很多不利影响。

       目前,我国汽车用齿轮钢的主要钢种仍为20CrMnTi。这种钢种通常采用气体渗碳工艺。由于渗碳气氛中氧化气体的存在,渗碳层中对氧有较大亲和力的元素硅、锰和铬在晶界被氧化,形成晶界氧化层。晶界氧化层的出现将导致硅、锰、铬等合金元素固溶量的减少。这将降低渗透层的淬透性,从而降低渗透层的硬度,并导致非马氏体结构的产生,从而显著降低齿轮的疲劳性能。

       为了解决这个问题,可以采用两种方法:

       1)采用特殊的热处理工艺。真空渗碳可以降低渗碳气氛中的氧势,从而有效降低渗碳层晶界氧化的发生程度。稀土渗碳工艺还可以降低晶界的氧化程度。由于稀土优先富集在工件表面,并优先沿钢的晶界扩散,且其对氧的亲和力远高于硅、锰和铬,因此它将优先与氧结合,并防止氧原子继续向内扩散,从而有助于减少非马氏体结构的产生。

       2)通过合金设计,开发抗晶界氧化的齿轮钢。镍和钼的抗氧化性强,铬次之,锰的抗氧化性弱,而硅的抗氧化性最弱(硅的氧化倾向是铬和锰的10倍)。因此,为了减少晶界氧化,保证淬透性,在齿轮钢的成分设计中,应适当降低易氧化元素,特别是硅的含量,并相应增加难氧化元素镍和钼的含量。据报道,将硅、锰和铬分别控制在0.05%、0.35%和0.01%可以完全抑制表面组织异常,即使在1000时,晶界氧化也很少发生。为了满足汽车工业高性能、轻量化的发展要求,未来应重点发展:窄淬透性齿轮钢、超低氧渗碳钢、低晶界钢


关注我们
上海博胥国际贸易有限公司
联系我们

上海博胥国际贸易有限公司

联系人:王经理

联系方式 : 18019086963

联系人:周经理

联系方式 : 18019065374

地址 : 上海市宝山区友谊路1588弄2号楼507室

18019086963