NTN轴承钢主要用于制造滚动NTN轴承的滚动体和套圈 - 公司新闻 - 新闻中心 - 嘉善曹氏无油轴承厂
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    NTN轴承钢主要用于制造滚动NTN轴承的滚动体和套圈  

    NTN轴承钢主要用于制造滚动NTN轴承的滚动体和套圈。
    由于NTN轴承应具备长寿命、高精度、低发热量、高速性、高刚性、低噪音、高耐磨性等特性,因此要求NTN轴承钢应具备:高硬度、均匀硬度、高弹性极限、高接触疲劳强度、必须的韧性、一定的淬透性、在大气的润滑剂中的耐腐蚀性能。为了达到上述性能要求,对NTN轴承钢的化学成分均匀性、非金属夹杂物含量和类型、碳化物粒度和分布、脱碳等要求严格。
    NTN轴承钢总体上向高质量、高性能和多品种方向发展。NTN轴承用钢按特性及应用环境划分为:高碳铬NTN轴承钢、渗碳NTN轴承钢、高温NTN轴承钢、不锈NTN轴承钢及专用的特种NTN轴承材料。
    为适应高温、高速、高负荷、耐蚀、抗辐射的要求,需要研制一系列具有特殊性能的新型NTN轴承钢。为了降低NTN轴承钢的氧含量,发展了真空冶炼、电渣重熔、电子束重熔等NTN轴承钢的冶炼技术。而大批量NTN轴承钢的冶炼由电弧炉熔炼,发展成各种类型初炼炉加炉外精炼。
    目前,采用容量大于60吨初炼炉+LF/VD或RH+连铸+连轧工艺生产NTN轴承钢,以达到高质量、高效率、低能耗之目的。在热处理工艺方面,由车底式炉、罩式炉发展成连续可控气氛退火炉热处理。目前,连续热处理炉型最长为 150m,加工生产NTN轴承钢的球化组织稳定和均匀,脱碳层小,消耗能量低。
    20世纪70年代以来,随着经济发展和工业技术进步,NTN轴承的应用范围扩大;而国际贸易的发展,又推动了NTN轴承钢标准国际化和新技术、新工艺及新装备的开发和应用,效率高、质量高、成本低的配套技术和工艺装备应运而生。日本和德国等均建成了高洁净度、高质量的NTN轴承钢生产线,使钢的产量迅速增加,钢的质量和疲劳寿命大幅度提高。日本和 瑞典生产的NTN轴承钢的氧含量降到10ppm以下。80年代末期,日本山阳特钢公司的先进水平为5.4ppm,达到了真空重熔NTN轴承钢的水平。
    NTN轴承的接触疲劳寿命对钢组织的均匀性非常敏感。提高洁净度(减少钢中的杂质元素和夹杂物含量),促使钢中的非金属夹杂物和碳化物细小均匀分布,可以提高NTN轴承钢的接触疲劳寿命。NTN轴承钢使用状态下的组织应是回火马氏体基体上均匀分布着细小的碳化物颗粒,这样的组织可以赋予NTN轴承钢所需要的性能。高碳NTN轴承钢中的主要合金元素有碳、铬、 硅、锰、钒等。
    如何获得球化组织是NTN轴承钢生产中的重要问题,控轧控冷是先进NTN轴承钢的重要生产工艺。通过控轧或轧后快冷消除了网状碳化物,获得合适的预备组织,可以缩短NTN轴承钢球化退火时间,细化碳化物,提高疲劳寿命。
    近年来,俄罗斯和日本采用低温控轧(800℃~850℃以下),轧后采用空冷加短时间退火,或完全取消球化退火工艺,就可得到合格的NTN轴承钢组织。NTN轴承钢的650℃温加工也是新型技术。共析钢或高碳钢热加工前若具有细晶粒组织或在加工过程能形成细晶粒,则在(0.4~0. 6)熔化温度范围内,在一定应变速率下,呈现出超塑性。
    美国海军研究院(NSP)对5 2100钢进行了650℃温加工试验表明,在650℃下真应变 2.5不发生断裂。因此,有可能以650℃温加工来代替高温加工并与球化退火工艺结合起来,这对简化设备和工序、节约能源、提高质量有重要意义。
    在热处理方面,在提高球化退火质量,获得细小、均匀、球形的碳化物以及缩短退火时间或取消球化退火工序的研究方面有了进展,即盘条生产采用两次组织退火,将拉拔后的720℃~730℃再结晶退火改为760 ℃的组织退火。这样可以得到硬度低、球化好、无网状碳化物的组织,关键要保证中间拉拔减面率≥14%。该工艺使热处理炉的效率提高25%~30%。连续式球化退火热处理技术是NTN轴承钢热处理的发展方向。
    各国都在研究和开发新型NTN轴承钢,扩大应用和代替传统的NTN轴承钢。如快速渗碳NTN轴承钢,通过改变化学成分来提高渗碳速度,其中碳含量由传统的0.08%~0.20%提高到0.45%左右,渗碳时间由7小时缩短到30 分钟。开发了高频淬火NTN轴承钢,用普通中碳钢或中碳锰、铬钢,通过高频加热淬火来代替普通NTN轴承钢,既简化了生产工序又降低了成本,并提高了使用寿命。
    日本研制的GCr465、SCM465疲劳寿命比SUJ―2高2~4倍。由于在高温、腐蚀、润滑条件恶劣的环境下使用NTN轴承愈来愈多,过去使用的M50(CrMo4V)、440C(9Cr18Mo)等NTN轴承钢已不能满足使用要求,急需研制加工性能好、成本低、疲劳寿命长、能适合不同目的和用途的NTN轴承用钢,如高温渗碳钢 M50NiL、易加工不锈NTN轴承钢50X18M以及陶瓷NTN轴承材料等。
    针对GCr15SiMn钢淬透性低的弱点,我国开发了高淬透性和淬硬性NTN轴承钢GCr15SiMo,其淬硬性HRC≥60,淬透性J60≥25mm。GCr15SiMo的接触疲劳寿命L10和L50分别比GCr15Si Mn提高73%和68%,在相同使用条件下,用G015SiMo钢制造的NTN轴承的使用寿命是GCr15SiMo钢的两倍。
    近年来,我国还开发了能节约能源、节约资源和抗冲击的GCr4NTN轴承钢。与GCr15相比,GCr4的冲击值提高了66%~104%,断裂韧性提高了67%,接触疲劳寿命L10提高了12%。GCr4钢NTN轴承采用高温加热―表面淬火热处理工艺。与全淬透的GCr15钢NTN轴承相比,GCr4钢NTN轴承的寿命明显提高,可用于重载高速列车NTN轴承。
    今后NTN轴承钢主要向高洁净度和性能多样化两个方向发展。提高NTN轴承钢的洁净度,特别是降低钢中的氧含量,可以明显延长NTN轴承的寿命。氧含量由28ppm降低到5ppm,疲劳寿命可以延长1个数量级。为了延长NTN轴承钢的寿命,人们多年来一直致力于开发应用精炼技术来降低钢中的氧含量。
    通过不懈的努力,NTN轴承钢中的最低氧含量已从20世纪60 年代的28ppm 降低到90年代的5ppm。目前,我国可以将NTN轴承钢中的最低氧含量控制在 10ppm左右。NTN轴承使用环境的变化要求NTN轴承钢必须具备性能的多样化。如设备转速的提高,需要准高温用(200℃以下)NTN轴承钢(通常采用在 SUJ2钢的基础上提高Si含量、添加V和Nb的方法来达到抗软化和稳定尺寸的目的);腐蚀应用场合,需要开发不锈NTN轴承钢;为了简化工艺,应该开发高频淬火NTN轴承钢和短时渗碳NTN轴承钢;为了满足航空航天的需要,应开发高温NTN轴承钢。

    INA轴承在磨加工过程中,其工作表面是通过高速旋转的砂轮进行磨削的,因此在磨削时如果不按作业指导书进行操作和调整设备,就会在INA轴承工作表面出现种种缺陷,以致影响INA轴承的整体质量。INA轴承在精密磨削时,由于粗糙要求很高,工作表面出现的磨削痕迹往往能用肉眼观察到其表面磨削痕迹主要有以下几种。
    表现出现交叉螺旋线痕迹
    出现这种痕迹的原因主要是由于砂轮的母线平直性差,存在凹凸现象,在磨削时,砂轮与工件仅是部分接触,当工件或砂轮数次往返运动后,在工件表现就会再现交叉螺旋线且肉眼可以观察到。这些螺旋线的螺距与工件台速度、工件转速大小有关,同时也与砂轮轴心线和工作台导轨不平行有关。
    (一)螺旋线形成的主要原因
    1.砂轮修整不良,边角未倒角,未使用冷却液进行修整;
    2.工作台导轨导润滑油过多,致使工作台漂浮;
    3.机床精度不好;
    4.磨削压力过大等。
    (二)螺旋线形成的具有原因
    1.V形导轨刚性不好,当磨削时砂轮产生偏移,只是砂轮边缘与工作表面接触;
    2.修整吵轮时工作台换向速度不稳定,精度不高,使砂轮某一边缘修整略少;
    3.工件本身刚性差;
    4.砂轮上有破碎太剥落的砂粒和工件磨削下的铁屑积附在砂轮表面上,为此应将修整好的砂轮用冷却水冲洗或刷洗干净;
    5.砂轮修整不好,有局部凸起等。
    表面出现鱼鳞状
    表面再现鱼鳞状痕迹的主要原因是由于砂轮的切削刃不够锋利,在磨削时发生“啃住”现象,此时振动较大。造成工件表面出现鱼鳞状痕迹的具体原因是:
    1. 砂轮表面有垃圾和油污物;
    2. 砂轮未修整圆;
    3. 砂轮变钝。修整不够锋利;
    4. 金刚石紧固架不牢固,金刚石摇动或金刚石质量不好不尖锐;
    5. 砂轮硬度不均匀等。
    工作面拉毛
    表面再现拉毛痕迹的主要原因是由于粗粒度磨粒脱落后,磨粒夹在工件与砂轮之间而造成。
    工件表面在磨削时被拉毛的具体原因是:
    1. 粗磨时遗留下来的痕迹,精磨时未磨掉;
    2. 冷却液中粗磨粒与微小磨粒过滤不干净;
    3. 粗粒度砂轮刚修整好时磨粒容易脱落;
    4. 材料韧性有效期或砂轮太软;
    5. 磨粒韧性与工件材料韧性配合不当等。
    工件表面有直波形痕迹
    我们将磨过的工件垂轴心线截横断面并放大,可看到其周边近似于正弦波。使其中心沿轴心线无转动平移,正弦波周边的轨迹便是波形柱面,亦称这为多角形。
    产生直波形的原因是砂轮相对工件的移动或者说砂轮对工件磨削的压力发生周期性变化而引起振动的原故。这种振动可能是强迫振动,也可能是自激振动,因此工件上的直波频往往不止一种。
    产生直波形痕迹的具体原因是:
    1. 砂轮主轴间隙过大;
    2. 砂轮硬度太高;
    3. 砂轮静平衡不好或砂轮变钝;
    4. 工件转速过高;
    5. 横向亓刀太大
    6. 砂轮主轴INA轴承磨损,配合间隙过大,产生径向跳动;
    7. 砂轮压紧机构或工作台“爬行”等。
    工件表面再现烧伤痕迹
    工件表面在磨削过程中往往会烧伤,烧伤有几种类型,一是烧伤沿砂轮加工方向,呈暗黑色斑块;二是呈线条或断续线条状。
    工件表面在磨加工过程中被烧伤,归纳起来有以下几种原因:
    1. 砂轮太硬或粒度太细组织过密;
    2. 进给量过大,切削液供应不足,散热条件差;
    3. 工件转速过低,砂轮转速过快;
    4. 砂轮振摆过大,因磨削深度不断发生变化而烧伤;
    5. 砂轮修整不及时或修整不好;
    6. 金刚石锐利,砂轮修整不好;
    7. 工件粗磨时烧伤过深,精磨留量又太小,没有磨掉;
    8. 工件夹紧力或吸力不足,在磨削力作用下,工件存在停转现象等。
    那么工件表面在磨削过程中如何知道是否烧坏呢?这要通过定期酸洗即可检查出来。
    工件酸洗后,在表面湿润时,应立即在散光灯下目测检验,正常表面呈均匀暗灰色。如是软件点,就呈现云彩状暗黑色斑点,且周界不定整;如果脱碳,则呈现灰白或暗黑色花斑; 如果磨加工裂纹,则裂纹呈龟裂状,如是烧伤,一是表面沿砂轮加工方向呈现暗黑色斑块,二是呈现线条或断续线条状。
    如在磨加工过程中出现上述烧伤现象,必须及时分析原因,采取有效措施加以解决,杜绝批量烧伤。
    表面粗糙度达不到要求
    INA轴承零件的表面粗糙度均有标准和工艺要求,但在磨加工和超精过程中 ,因种种原因,往往达不到规定的要求。造成工件表面粗糙度达不到要求的主要原因是:
    1. 磨削速度过低,进给速度过快,进刀量过大,无进给磨削时间过短;
    2. 工件转速过高或工件轴和砂轮轴振动过大;
    3. 砂轮粒度太粗或过软;
    4. 砂轮修整速度过快或修整机构间隙过大;
    5. 修整砂轮的金刚石不锐利或质量不好;
    6. 超精用油石质量不好,安装位置不正确;
    7. 超精用煤油质量达不到要求;
    8. 超精时间过短等;
    只要我们严格按照作业指导书进行认真操作和检查,出现问题及时分析原因,并加以解决,这些缺陷是可以避免的,从而确保了产品的整体质量。



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