高品质轴承钢需求及质量控制

,Lab of Materials Forming Theory and Quality Control,MSE,USTB,Lab of Materials Forming Theory and Quality Control,MSE,USTB,Lab of Materials Forming Theory and Quality Control,MSE,USTB,Lab of Materials Forming Theory and Quality Control,MSE,USTB,Lab of Materials Forming Theory and Quality Control,MSE,USTB,1,#,Lab of Materials Forming Theory and Quality Control,MSE,USTB,1,#,Lab of Materials Forming Theory and Quality Control,MSE,USTB,1,#,4,、高品质轴承钢需求及质量控制,北京科技大学、材料学院,刘雅政,2011.12,目录,一、轴,承,承钢现,状,状及高,品,品质轴,承,承钢需,求,求,二、轴,承,承钢产,品,品分类,及,及标准,三、轴,承,承钢质,量,量控制,关,关键技,术,术,一、轴,承,承钢现,状,状及高,品,品质轴,承,承钢需,求,求,1轴承现,状,状：,高端轴,承,承国内,不,不能提,供,供，依,赖,赖进口,。,。,轴承是国家,重,重大技,术,术装备,的,的关键零,部,部件，目前,轿,轿车、,高,高铁、,风,风电、,精,精密机,床,床、大,型,型机械,主,主轴配,套,套轴承,等,等重型,装,装备用,的,的高端,轴,轴承一,直,直是中国轴,承,承行业,的,的软肋,，,，长期,依,依靠进,口,口。,2010年1-9月,进出口,量,量和价,格,格相差悬,殊,殊，出口中,低,低端产,品,品为主,，,，进口,高,高端产,品,品。,a.高铁轴,承,承,我国高,速,速铁路,迅,迅猛发,展,展，2007-2010年不到,四,四年的,功,功夫，,运,运营里,程,程达到,了,了8358公里，,占,占世界,高,高铁总,里,里程超,过,过30；高,铁,铁时速,继,继380公里的,高,高速列,车,车下线,之,之后，,又,又开始,研,研发时,速,速500公里的,高,高速列,车,车系统,。,。,时速超,过,过200公里的,高,高速列,车,车轴承,全,全部进,口,口，被国外轴,承,承企业,垄,垄断：瑞典SKF、德国FAG轴承、INA轴承、,日,日本NTN、NSK等公司。一个部,件,件破损,要,要整个轮,对,对进口。,2009年2月6日，日,本,本NSK轴承公,司,司与中,国,国南车,集,集团合,作,作，成,功,功签下,武,武广高,铁,铁30个编组,的,的轴箱,轴,轴承订,单,单；2010年3月，瑞,典,典SKF轴承宣,布,布与中,国,国铁道,部,部在原,来,来4年合约,的,的基础,上,上再续,约,约4年；,2010年10月，日,本,本NTN轴承在,中,中国境,内,内最大,的,的生产,基,基地落,户,户南京,，,，一期投,资,资1亿美元,，,，建设,用,用于高,速,速铁路,、,、地铁,及,及风力,发,发电所,用,用轴承,的,的生产,基,基地。,SKF中国铁,路,路业务,部,部副总,经,经理黄,志,志竟然,坦,坦言：“轴承,在,在整个,车,车的配,置,置中虽,然,然只占,很,很小一,块,块，但,高,高铁这,样,样的产,品,品项目,不,不容任,何,何闪失,。,。轴承,最,最主要,的,的在于,可,可靠性,，,，安全,是,是第一,的,的。中,国,国高铁,轴,轴承市,场,场因国,有,有产品,不,不足，,而,而给外,资,资厂商,留,留下了,较,较大空,间,间，足,以,以持续到2020年。”,严重制,约,约了国内,高,高速铁,路,路客车,产,产业的,正,正常发,展,展，影,响,响了高速铁,路,路客车,轴,轴承的,国,国产化,配,配套。,未来五,年,年铁路,轴,轴承市,场,场营销总额就,可,可达近20亿元。,开,开发高,铁,铁轴承,填,填补空,白,白、顶,替,替进口,，,，刻不,容,容缓。,高铁轴,承,承组织,与,与性能,特,特点,1.合理的,硬,硬度梯,度,度分布,：,：,铁路机,车,车上的,使,使用经,验,验表明,，,，GCr15SiMn钢种淬,透,透性好,，,，表层和心,部,部的硬,度,度几乎,相,相等，,都,都可在HRC60以上。这样,的,的硬度,分,分布，,对,对承受,剧,剧烈冲,击,击负荷,的,的轴箱,轴,轴承并,不,不合适,，,，内外,套,套圈和,滚,滚子脆,性,性大，冲击韧,性,性低，,容,容易发,生,生裂损；,GCr15钢淬透,性,性差，,经,经适当,热,热处理,后,后，表层硬,度,度可达HRC60-63，而心,部,部较软,，,，既能保,证,证轴承,有,有足够的,疲,疲劳寿,命,命与磨,损,损寿命,，,，又具,有,有承受,冲,冲击负,荷,荷的优良,性,性能。,2.残留奥,氏,氏体量,控,控制：,在相同,的,的回火,温,温度下,，,，GCr15SiMn钢的残,余,余奥氏,体,体含量,比,比GCr15钢高很,多,多。GCr15经淬火,和,和回火,后,后，残,余,余奥氏,体,体一般,为,为百分,之,之十几，GCr15SiMn钢热处,理,理后的,残,残余奥,氏,氏体高,达,达百分,之,之二十,几,几。较高的,残,残余奥,氏,氏体含,量,量导致,轴,轴承尺,寸,寸的不,稳,稳定，轴箱轴,承,承常因,此,此产生,内,内孔直,径,径的胀,大,大，使,轴,轴承与,轴,轴颈的,配,配合过,盈,盈量得,不,不到保,证,证，从,而,而出现透,锈,锈和弛,缓,缓现象,。,。,3.纯净度,：,：,氢的存,在,在，易在钢,中,中形成,白,白点，,这,这是产,生,生裂纹,的,的潜在,根,根源；氮会增,加,加钢的,回,回火脆,性,性；氧化物硬度高,，,，而难,变,变形的,氧,氧化物,等,等非金,属,属夹杂,物,物氧化,铝,铝、氧,化,化铁等,则,则是产,生,生疲劳,的,的起点,。,。,高铁发,展,展,-运行时,速,速在200公里以,上,上的铁,路,路,2007年4月18日之前,，,，中国,还,还没有,一,一条可,以,以称为,“,“高速,”,”的铁,路,路,2010年全国,铁,铁路营,业,业里程,达,达到了9.1万公里,，,，高铁,运,运营里,程,程达到,了,了8358公里，,占世界,高,高铁总,里,里程超,过,过30，稳,居,居世界,第,第一；,几年前,，,，中国,铁,铁路还,以,以100公里左,右,右时速,“,“匍匐,前,前进”,现在，,中,中国高,铁,铁最高,运,运营试,验,验时速,达,达到486,.,.1公里，,堪,堪称“,陆,陆地飞,行,行”,“十二,五,五”期,间,间，2011年全国,铁,铁路计,划,划基建,投,投资7000亿元人,民,民币,到2020年我国,高,高速铁,路,路里程,将,将达1.8万公里,根据中长期,铁,铁路网,规,规划（2008年调整,）,）,到2012年我国,将,将建成42条高铁,客,客运专,线,线,总里程,将,将超过1.3万公里,这对动,车,车组将,形,形成800列的新,增,增需求,；,；,2010年10月26日，拥,有,有自主,知,知识产,权,权的“,和,和谐号,”,”CRH308A新一代,高,高速列,车,车动车,组,组最高,时,时速达416,.,.6公里，,创,创下当,时,时世界,运,运营铁,路,路运行,试,试验最,高,高速度,。,。但这,一,一“陆上,航,航班”,所,所用轴承我,国,国均无,法,法生产。,我国轴,承,承行业,规,规定的,高,高铁轴,承,承钢种,为,为GCr15钢和GCr15SiMn钢；,对于壁,厚,厚大于12mm或外径250mm的轴承,套,套圈及,直,直径大,于,于22mm的滚子,，,，规定,必,必须采,用,用GCr15SiMn钢，因,为,为这一,钢,钢种淬,透,透性好,，,，表层,和,和心部,的,的硬度,几,几乎相,等,等，都,可,可在HRC60以上。,但是铁,路,路机车,上,上的使,用,用经验,表,表明，,这,这样的,硬,硬度分,布,布，对,承,承受剧,烈,烈冲击,负,负荷的,轴,轴箱轴,承,承并不,合,合适，,内,内外套,圈,圈和滚,子,子脆性,大,大，冲,击,击韧性,低,低，容,易,易发生,裂,裂损。,GCr15钢淬透,性,性差，,经,经适当,热,热处理,后,后，表,层,层硬度,可,可达HRC60-63，而心,部,部较软,，,，这样,，,，既能,保,保证轴,承,承有足,够,够的疲,劳,劳寿命,与,与磨损,寿,寿命，,又,又具有,承,承受冲,击,击负荷,的,的优良,性,性能。,研究还,表,表明，,在,在相同,的,的回火,温,温度下,，,，GCr15SiMn钢的残,余,余奥氏,体,体含量,比,比GCr15钢高很,多,多。GCr15经淬火,和,和普通,回,回火后,，,，残余,奥,奥氏体,一,一般为,百,百分之,十,十几，,而,而GCr15SiMn钢热处,理,理后的,残,残余奥,氏,氏体高,达,达百分,之,之二十,几,几。较高的,残,残余奥,氏,氏体含,量,量导致,轴,轴承尺,寸,寸的不,稳,稳定，轴箱,轴,轴承常,因,因此产,生,生内孔直,径,径的胀,大,大，使轴,承,承与轴,颈,颈的配,合,合过盈,量,量得不,到,到保证,，,，从而,出,出现透锈和,弛,弛缓现象。,采用G20CrNi2MoA渗碳轴,承,承钢制造的,轴,轴承，,除,除表面,具,具有高,的,的硬度,、,、耐磨,、,、高的,疲,疲劳强,度,度、良,好,好的尺,寸,寸稳定,性,性外，,轴,轴承内,部,部还具,有,有高的韧性，用于,制,制造承受冲,击,击较大铁路机,车,车有优,势,势。,b.风电轴,承,承的现,状,状,在传统,能,能源的,相,相对匮,乏,乏、环,境,境压力,以,以及地,缘,缘政治,的,的强烈,不,不安全,感,感，使,得,得各国,在,在发展,包,包括风电在内的,可,可再生,能,能源方,面,面不遗,余,余力。,1996年2010年全球,风,风电装,机,机容量,发,发展趋,势,势图,全球风,力,力发电,装,装机容,量,量在2010年增长,约,约为40GW，总装,机,机容量,达,达到200GW,到2014年将再,翻,翻一倍,达,达到400GW,欧洲计,划,划到2020年实现,可,可再生,能,能源占,总,总发电,量,量的20%，其中,风,风电占,到,到12%。而现,在,在全球,风,风电占,总,总发电,量,量的比,例,例仅为1.19%。要实,现,现12%的目标,，,，还需,要,要增长,近,近10倍。每,年,年新增,风,风电装,机,机容量,将,将保持,在,在2000万kW以上。,欧洲风,能,能协会,在,在2011年3月15日在比,利,利时首,都,都布鲁,塞,塞尔发,表,表公报,表,表示，,欧,欧盟计,划,划今后20年投资4000亿欧元,，,，以实,施,施风电,工,工业计,划,划。2030年时风,能,能发电,将,将占电,力,力生产,的,的28.5%。,来源于,全,全球风,能,能协会2010年各国,风,风电装,机,机统计,未来风,电,电有着,很,很大的,发,发展空,间,间。2010年，欧,洲,洲的风,电,电市场,发,发展创,下,下新纪,录,录：有308台海上,风,风力发,电,电机安,装,装，装,机,机容量,比,比2009年增加,了,了51%。价值26亿英镑,的,的五个,风,风电场,总,总装机,容,容量为883兆瓦(MW,),)，发电,量,量可达2964MW。,来源于,欧,欧洲风,能,能协会(EWEA)欧洲风,能,能产业未来主,要,要发展,方,方向和2010风能数,据,据,按照我,国,国能源,发,发展战,略,略，国,家,家将大,幅,幅度提,高,高风能,、,、太阳,能,能、生,物,物质能,等,等可再,生,生能源,在,在整个,