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特殊鋼根據(jù)其特性、用途不同可分為以下種大類:
碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、碳素工具鋼、易切削鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、彈簧鋼、滾動(dòng)軸承鋼、合金工具鋼和高速工具鋼.
與普通鋼相比,特殊鋼具有更高的強(qiáng)度和韌性、物理性能、化學(xué)性能、生物相容性和工藝性能。
與普通鋼相比,特殊鋼具有高純度、高均勻性、超細(xì)組織和高精度等特點(diǎn):
(1)高純度。有針對(duì)性降低鋼中氣體、夾雜物(含低熔點(diǎn)金屬夾雜物)的含量。鋼的純度提高到一定限度,不但可以大幅度提高鋼的原有性能,還可以賦予鋼以新的性能。例如軸承鋼中的氧含量從30×10-6降低到5×10-6,則軸承壽命提高30倍。通用奧氏體不銹鋼中的磷降低到3×10-6則對(duì)應(yīng)力腐蝕免疫。20世紀(jì)末大生產(chǎn)所能達(dá)到的鋼的純度水平(10)為:氫≤1,氧≤5、碳≤10、硫≤10、氮≤15、磷≤25。




與國(guó)外相比,在高端軸承和大型軸承方面存在較大差距。中國(guó)高速鐵路客車專用配套輪對(duì)軸承全部需要從國(guó)外進(jìn)口。在航空航天、高速鐵路、轎車及其他工業(yè)領(lǐng)域用的關(guān)鍵軸承上,中國(guó)軸承在使用壽命、可靠性、Dn值與承載能力等方面與先進(jìn)水平存在較大差距。例如,國(guó)外汽車變速箱軸承的使用壽命 50萬(wàn)公里,而國(guó)內(nèi)同類軸承壽命約10萬(wàn)公里,且可靠性、穩(wěn)定性差。

航空方面

作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵基礎(chǔ)零部件,國(guó)外正在研發(fā)推力比為15-20的第2代航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承,準(zhǔn)備在2020年前后裝配到第5代戰(zhàn)機(jī)中。近10年來(lái),美國(guó)研發(fā)了第2代航空發(fā)動(dòng)機(jī)用軸承鋼,其代表性鋼種為耐500℃的高強(qiáng)耐蝕軸承鋼CSS-42L和耐350℃高氮不銹軸承鋼X30(Cronidur30),中國(guó)則在進(jìn)行第2代航空發(fā)動(dòng)機(jī)用軸承的研發(fā)。




風(fēng)電能源方面

對(duì)于風(fēng)電軸承,目前中國(guó)還無(wú)法生產(chǎn)技術(shù)含量較高的主軸軸承和增速器軸承,基本依靠進(jìn)口,3MW以上風(fēng)電機(jī)組配套軸承的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題還沒(méi)有解決。國(guó)外為了提高風(fēng)電軸承的強(qiáng)度、韌性和使用壽命,采用了新型特殊熱處理鋼SHX(40CrSiMo),對(duì)于偏航和變漿軸承,通過(guò)表面感應(yīng)淬火熱處理控制淬硬層深度、表面硬度、軟帶寬度和表面裂紋;對(duì)于增速器軸承和主軸軸承采用碳氮共滲,使零件表面得到較多穩(wěn)定殘余奧氏體體積分?jǐn)?shù)(30%-35%)和大量細(xì)小碳化物、碳氮化物,提高了軸承在污染潤(rùn)滑工況下的使用壽命。為提高軋機(jī)軸承的使用壽命以及運(yùn)轉(zhuǎn)精度,未來(lái)需要進(jìn)行軋機(jī)用GCr15SiMn和G20Cr2Ni4等軸承鋼的超高純真空脫氣冶煉和軸承表層大奧氏體量控制熱處理等技術(shù)的研發(fā)。




三是減少低倍組織缺陷:進(jìn)一步降低軸承鋼中的中心疏松、中心縮孔與中心成分偏析,提高低倍組織的均勻性。

四是軸承鋼的高韌性化:通過(guò)新型合金化、熱軋工藝優(yōu)化與熱處理工藝研究,提高軸承鋼的韌性。

2 彈簧鋼現(xiàn)狀和發(fā)展方向

彈簧鋼主要用于汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)制造業(yè)以及鐵路行業(yè)。目前,中國(guó)彈簧鋼產(chǎn)品存在的問(wèn)題是,中低端產(chǎn)品過(guò)剩,高端及特殊品種缺乏;中國(guó)彈簧鋼在純凈度、抗疲勞性、表面質(zhì)量以及質(zhì)量穩(wěn)定性等方面與國(guó)外存在較大差距,無(wú)法滿足乘用車懸架簧、氣門彈簧、鐵路及重載貨車專用彈簧等對(duì)彈簧鋼性能的要求。中國(guó)次及深加工彈簧鋼仍然依賴進(jìn)口。進(jìn)口品種主要為轎車用彈簧鋼、鐵道用彈簧圓鋼、油泵閥門彈簧鋼絲等。

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