GCr15轴承钢文献综述
坯不可能没有树枝状偏析,因为铬是形成碳化物的元素,它不仅在奥氏体中的扩散系数较小,而且会降低碳及其他元素在奥氏体中的扩散系数。要降低钢中的树枝状偏析程度,需要在热压力加工过程中对坯、锭进行扩散退火,使偏离平衡状态下的凝固所产生的树枝状偏析在扩散退火过程中进行偏析元素的平衡再分配,降低偏析程度。有实验证明,对GCr15钢锭进行1100℃、3h保温的扩散退火,钢中的碳化物液析即可消除。
(2)碳化物带状
碳化物带状是钢中树枝状偏析在热压力加工过程中拉伸成高低浓度相间的偏析带,高浓度带在冷却过程中析出较多的二次碳化物,形成碳化物带状组织。
碳化物组织对轴承零件的使用性能造成不良影响,试验研究证明,随着碳化物带状偏析程度的加剧,淬火加热时过热敏感性增加,高低碳带之间的显微硬度差加大,接触疲劳寿命下降。在高碳铬轴承钢技术标准中对于碳化物带状的不均匀性提出了严格的限制。
碳化物带状也是由于钢坯中树枝状偏析引起的,因此通过高温保温扩散退火可降低碳化物带状的级别。在轧制过程中,随着轧件的延伸,钢中碳化物带状组织被拉细,带状的级别也相应地降低。同样钢中的化学成分偏析带只有在冷却之后才表现出碳化物带状不均匀性,因此轧后的冷却制度必然对碳化物带状组织的表现形式有很大的影响。
轧后淬水的钢材,过剩碳化物绝大部分都固溶在基体中,以致在退火前,在高浓度带可以看到大块白色的残余奥氏体,只有少量碳化物弥散分布在基体上。这样的轧后组织在球化退火过程中,由于球化核心小而分散的缘故,球状化的碳化物自然会细小、分散,评级就较低。
而轧后堆冷的钢材,过剩碳化物可以充分析出。这样的轧后组织在球化退火的保温阶段较细小的碳化物质点可能溶解,而较大的碳化物质点以“吞并”细小质点的方式长大,并在降温阶段作为核心继续聚集长大,在高浓度带中得到粗大的、聚集在一起的碳化物颗粒的带状组织,级别较高。
因此,高碳铬轴承钢钢材轧后要尽量地采用快速冷却的工艺制度,特别是在二次碳化物析出温度范围(约900~650℃)内更应如此。
(3)碳化物网状
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过共析钢在轧后冷却过程中沿着奥氏体晶界析出过剩的二次碳化物。在球化退火过程中,沿奥氏体晶界分布的碳化物网络在一些地方“熔断”,另一些地方会以“吞并”邻近小质点的方式聚集、长大,经过最终热处理(淬火-回火)之后,呈现出网络状分布的过剩碳化物,称“碳化物网状组织”。轴承钢中存在碳化物网状组织时,将会增加钢的脆性,降低轴承零件的疲劳寿命。碳化物网状严重影响轴承钢的力学性能及在反复冲击载荷下寿命。因此对退火态出厂供冷切削加工用的轴承钢材,需要严格限制碳化物网状级别。
影响网状碳化物的因素有如下方面。 (1)化学成分及成分偏析的影响
网状碳化物是过剩的二次碳化物,因此钢中含有碳及碳化物形成元素的浓度越高,过剩的二次碳化物数量就愈多,碳化物网状组织就越严重。因此在冶炼高碳铬轴承钢过程中,严格将碳、铬控制在标准含量的下限对于降低碳化物网状级别是很重要的。
(2)终轧温度的影响
降低终轧温度,可以细化晶粒,使得沿晶界析出的、一定数量的碳化物分布在较大的晶界面上,所以比较细薄,与基体有较多的接触面。这种碳化物在随后的球化退火中容易熔断,从而得到级别较低的网状。
(3)轧后冷却制度的影响
在析出过共析碳化物的温度范围内加速冷却,可以降低轴承钢碳化物网状的级别。
3 国内轴承钢生产概况
3.1近年国内轴承钢产量情况
据特钢协会统计,2013年,我国轴承钢粗钢产量303.8万吨,排名世界第一。2014年我国主要优特钢企业轴承钢粗钢产量为292.71万t,与2013年同期下降2.95%;2014年我国主要优特钢企业轴承钢材产量为285.57万t,与2013年同期相比减少2.65%。
2015年1-6月份我国主要优特钢企业轴承钢粗钢产量为130.6万t,与去年同期相比减少7.78%;2015年1-6月份我国主要优特钢企业轴承钢材产量为125.73万t,与去年同期相比减少9.92%,详见图3-1。
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图3-1 2014年-2015年6月全国轴承钢粗钢、钢材产量变化情况
总体而言,轴承钢中、低端产品产能过剩,但160km/h以上的动车机组用轴承钢、风电设备用轴承钢、航空领域用轴承钢等3个细分领域的轴承钢在国内只有少数企业能够生产。
3.2近年我国主要轴承钢生产企业的产量情况
目前,我国轴承钢主要生产企业有中信泰富特钢、东北特钢、巨能、石钢、南钢、本特、宝特等,各企业近年来生产情况详见表3-1。从表3-1看,2011~2013年轴承钢(粗钢)产量排前三的依次是中信特钢(新冶钢和兴澄特钢)、东北特钢和巨能,第四名后各钢厂产量排名变化较大;2013年,中信特钢同比增长21%,东北特钢、巨能的产量同比分别下降6.7%、18.8%,整体总量同比下降4.5%。
2015年1-6月份全国轴承钢生产企业粗钢产量情况如表3-2所示。2015年1-6月份轴承钢(粗钢)产量前三的为中信特钢(新冶钢和兴澄特钢)、东特和巨能。在这22家企业中,轴承钢粗钢产量相对去年同期有7家上涨,15家下跌。
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表3-1 2011~2013年重点企业轴承钢产量
表3-2 2015年1-6月份全国轴承钢生产企业粗钢产量情况 t
企业名称 指标名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 中信特钢 东特 巨能 本特 南钢 济源钢铁 石钢 苏钢 宝特 承德建龙 西宁 邢台钢铁 齐鲁特 沙钢 天津钢铁 锡钢 长城 鄂钢 莱钢 太钢 贵阳 青岛钢铁 2015年 523569 158357 135436.4 104378 86017 69704 55756 48630 42888 37497 35289 33329 27896 13042 2150 2131 1149 1019 771 642 0 0 2014年 488251 213393 125497 105730 88058 20697 75626 58441 42221 52176 36212 46831 26702 25353 365 2133 2004 5531 197 799 107 1450 - 27 -
增量 35318 -55036 9939 -1352 -2041 49007 -19870 -9811 667 -14679 -923 -13502 1194 -12311 1785 -2 -855 -4512 574 -157 -107 -1450 同比增幅 7.23% -25.79% 7.92% -1.28% -2.32% 236.78% -26.27% -16.79% 1.58% -28.13% -2.55% -28.83% 4.47% -48.56% 489.47% -0.09% -42.66% -81.58% 291.37% -19.65% -100.00% -100.00% GCr15轴承钢文献综述
中信泰富特钢是中国最大的专业生产特钢的企业,拥有兴澄特钢和新冶钢两家钢厂,轴承钢是该公司的主导拳头产品;东北特钢由原大连钢铁集团、抚顺特钢集团、北满特钢集团组成;巨能特钢是山东省最大的特殊钢生产基地,生产的轴承钢荣获山东省名牌产品称号;宝钢特钢以生产高档轴承钢为主,是国内精品轴承钢生产基地之一。 3.3轴承钢市场需求分析
钢铁工业“十二五”发展规划中根据各行业的用钢需求,预测2015年我国轴承钢消费将达到300万吨。
3.3.1下游行业快速发展带动轴承钢的发展
市场对轴承钢的需求是多品种、小批量。轴承钢的下游行业包括运输机械(汽车、高速列车等)、工程机械、石油化工、电站、航空、军工等。其中,汽车行业、机械行业是轴承钢的主要消费市场。
(1)汽车行业
我国轴承钢在20世纪90年代以前主要是依靠军事工业发展起来的,直到20世纪90年代以后,随着汽车产量的快速增长,汽车行业的需求占比逐步提升。目前,我国私人汽车仍处于快速普及期,以轿车为主的乘用车需求增速维持在15%左右,达到汽车行业每年10%~15%增速的上限。
来自中国汽车工业协会的统计数据显示,2013年我国汽车生产2211.68万辆,同比增长14.76%;销售2198.41万辆,同比增长13.87%。2014年我国汽车生产2372万辆,同比增长7.3%;销售2349万辆,同比增长6.9%。销量再创新高,连续六年保持世界第一。随着汽车行业的高速发展,我国轴承钢将得到快速发展。
(2)机械行业
装备工业仍然是国民经济的基础、工业化的脊梁,是经济转型的载体,产业结构优化升级、区域结构调整和第二产业的发展都离不开装备工业的发展,并都将催生新的行业市场需求,在经济转型的大背景下,以机械行业为代表的传统制造业也面临着升级的需要,机械行业的快速发展带动了轴承钢需求的增加。
我国关键配套零部件(轴承、齿轮、模具、弹簧等)的生产瓶颈仍然普遍存在,零部件国产化将是机械行业“十二五”改造升级的关键,高附加值特钢产品的研发和生产是国家鼓励重点发展的方向。
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