本文以瓦房店軸承集團有限責任公司（以下簡稱：瓦軸）作為典型的國內軸承制造企業代表，詳細闡述了軸承制造對高端軸承鋼組織和性能方面的要求，以及瓦軸與國內軸承鋼生產企業攜手研發與應用高端軸承鋼的進展情況。此外，本文發現應用于常規用途的國產材料與進口軸承鋼處于同一質量水平，但用于特殊用途的國產軸承鋼質量還需要提升。Z后，本文從瓦軸多年軸承制造經驗出發，為國產軸承鋼的研究指明了方向。

1　用料情況

瓦軸是我國軸承工業發源地，具有經科技部批準認可的國家大型軸承研究中心，肩負著國家軸承制造技術研發重任，綜合技術實力一直處于國內領先水平。產品涵蓋航空航天、風電、軌道交通、汽車、冶金及幾乎所有重要工業裝備領域。瓦軸所使用的軸承鋼，無論鋼種成分、尺寸規格還是冶煉方式，在國內軸承制造企業中Z為廣泛。

◆用料直徑尺寸：Φ10-Φ800mm；

◆用料鋼種：GCr15、GCr 15Si Mn、G20CrNi 2Mo、G2 0Cr 2Ni 4、GCr 18Mo、ZWZ11-16；

◆冶煉方式：連鑄、模鑄、電渣重熔、雙真空等；

◆國內主要供應商：大冶特鋼、興澄特鋼、撫順特鋼、西寧特鋼、建龍北滿特鋼；

◆國外供應商：美國鐵姆肯鋼鐵公司；

◆年用量：12萬噸，其中國外進口0.1萬噸，占總用量的0.8%。

2　瓦軸高端軸承鋼的開發和應用情況

軸承的結構特點和工作條件要求軸承材料必須具備高的硬度、高的耐磨性、高的接觸疲勞強度、高的彈性極限、良好的沖擊韌度、良好的斷裂韌度、良好的尺寸穩定性、良好的防銹性能和良好的冷熱加工性能等。為保證這些性能要求，軸承用鋼的冶金質量必須保證精確的化學成分控制，特別高的純凈度，極低的氧含量和殘余元素含量以及內部疏松、偏析、顯微孔隙等要求。軸承鋼是所有合金鋼中質量要求Z嚴格、檢驗項目Z多的鋼種。

瓦軸多年來一直致力于高端軸承鋼的研究與開發工作。

2.1 高純凈軸承鋼的研發

近年來，我國軸承鋼冶煉的裝備水平和過程控制有很大提高，瓦軸與大冶特鋼等供應商合作進行瓦軸專用高端軸承鋼開發，建立了一整套高端軸承鋼開發和管控體系，從原料開始，對工藝流程、加工裝備、質量控制進行全流程驗證，對工藝路線和加工過程進行規范和固化，瓦軸專用軸承鋼總體質量指標與國外知名公司處于同等水平（見表1-表5）。比如，瓦軸專用軸承鋼對有害元素的控制更嚴格：氧含量實物水平不超過6ppm，鈦含量不超過15ppm；純凈度水平更高：對于氮化鈦、碳氮化鈦按形貌分別并入B類、D類、DS類評級，DS類夾雜物一般在0.5級以下；宏觀夾雜物全部采用SEP1927標準進行評價，夾雜物不得超過5mm/dm3，單個夾雜物長度不得超過1.0mm。

2.2 瓦軸ZWZ系列高淬透性軸承鋼的開發

與世界先進國家的軸承鋼相比，我國國標中軸承鋼僅有十余種，品種不全，沒有形成完整的高碳鉻軸承鋼系列和滲碳軸承鋼系列，缺乏適用于加工大尺寸軸承的高級高碳鉻軸承鋼和高級滲碳軸承鋼及相應的熱加工和熱處理技術。

瓦軸在國內率先開發高淬透性系列軸承鋼并完成相應的熱處理工藝研究，開發出具有自主知識產權的ZWZ11、ZWZ12、ZWZ13、ZWZ14、ZWZ15、ZWZ16系列鋼種，可以滿足滾子直徑260mm、套圈有效壁厚210mm的各種尺寸重大裝備軸承的要求，解決了我國軸承行業大厚度零件心部硬度偏低和屈氏體超標問題，成熟應用于風電主軸等軸承制造，填補了我國軸承行業空白。

3　瓦軸高端軸承鋼實物質量與SKF等國外材料技術指標對比

近年來，瓦軸通過與瑞典奧沃科（OVAKO）、美國鐵姆肯（TIMLKEN）及日本山陽（SANYO）等主要的國外軸承鋼生產企業開展技術交流，對其生產過程、質量要求有較詳細的了解，也對其實物水平進行了檢測評價。

表1-表5列舉了瓦軸與國外某知名軸承制造企業主要技術指標的對比，從標準上看，瓦軸所用軸承鋼與國外知名公司產品相比，技術指標要求并沒有太大差異，甚至對一些指標，如有害元素及夾雜物的要求更高。可以這樣理解，實際上，國外企業對軸承鋼冶煉制造過程更為關注，鋼材冶煉加工是一個大而全的生產過程，諸多工藝過程每一個細小的制造環節都會對質量產生致命影響，而這些通過有限的幾個試樣檢測無法真實全面體現。所以，針對專有產品進行裝備、產線和工藝的固化，始終如一的過程控制是質量的根本保證，因此，國外軸承鋼的實物水平遠高于其標準要求。

表 1　化學成分及有害元素對比

表 2　低倍檢驗對比

表 3　按 ISO4967 檢測非金屬夾雜物對比

從瓦軸高端軸承鋼的質量統計分析看，應用于常規用途的產品與進口軸承鋼處于同一質量水平。表5是瓦軸與國外某知名企業軸承鋼的ASPEX夾雜物分析對比，各項指標差異不大。

4　國產軸承鋼的研究方向

4.1 減少鋼材成分波動，提高質量一致性

我國軸承鋼制造企業今后應該把提高不同爐次軸承鋼的成分一致性作為重要研究課題，提高過程控制能力和工藝穩定性，從而減少鋼材成分波動，提高質量一致性，為后續加工和提高我國軸承的質量奠定良好的材料基礎。

4.2 夾雜物形態及評定科學性

按現有的ISO4967評價方法，瓦軸所用軸承鋼夾雜物的控制水平貌似與國外軸承鋼沒有差別，但這并不能真實反映每一爐鋼的總體質量狀態。大部分國外優質軸承鋼材，其夾雜物主要以塑性硫化物為主，瓦軸所用軸承鋼與其相比雖然總量差別不大，但對軸承疲勞壽命影響有很大不同，所以，對比國外優質軸承鋼夾雜物分布情況，一方面要研究如何改進冶煉脫氧方式，另一方面也要考慮夾雜物評價標準的科學性。

4.3 高性能專用軸承鋼的研發

1）當前，市場對于高速、重載、長壽命等各項軸承性能指標的要求越來越高，同時也意味著對軸承鋼的純凈度和均勻性要求更加嚴格。在軸承失效案例分析中，經常發現疲勞起源于10μm尺寸級別的脆性夾雜物。10μm以下尺寸級別夾雜物控制水平的高純凈度鋼的穩定批量生產是軸承行業的實際需求。

2）提高鋼材冶煉水平的同時，通過成分設計研發長壽命、高可靠性專用軸承鋼新鋼種，可以得到事半功倍的效果。（瓦房店軸承集團有限責任公司副總工程師　莊權）

來源：《世界金屬導報》