特殊钢生产工艺技术概述

特殊钢生产工艺技术概述

摘要：特殊钢包括优质碳素钢、合金钢、高合金钢三大类，介绍了特殊钢的生产工艺技术，重点论述了合金结构钢、汽车用齿轮钢、合金工具钢、高速工具钢、轴承钢、弹簧钢和不锈钢的性

能及生产工艺技术。

关键词：特殊钢；性能；生产工艺

中图分类号：TF76 文献标识码：A 文章编号：1004-4620（2008）03-0001-07 Brief Introduction to the Production Technology of Special Steels ZHOU Jian-nan

（The Chief Engineer Office of Qingdao Iron and Steel Holding Group Co., Ltd., Qingdao 266043，China）Abstract: Special steels include quality carbon steel, alloy steel and high alloy steel. This article introducea the processing technique of special steels, it mainly focus on the characteristics and processing technology of alloy structural steel, automobile gear steel, alloy tool steel, high speed tool

steel, bearing steel, spring steel and stainless steel.

Key words: special steel; characteristics; production technology

（接上期第7页）

为解决铸锭中形成大块莱氏体共晶、碳化物分布不均匀的问题，采用粉末冶金方法提高高速钢的组织和性能。炉外精炼装备逐步用于高速钢生产，主要用LF（V），也有SKF钢包炉。国外有的厂可以用连铸生产高速钢，但仅限于通用型钢种和小断面材。世界先进的高速钢生产工艺流程如下。

1）通用型钢种、中小型材及钢丝生产流程：电炉（UHP）－精炼炉LF（V）－连铸－退火－修磨－棒、线连轧：①棒材（＞φ20 mm）－保护气氛连续退火－精整剥皮－在线检测－成品包装（φ20～φ40 mm光亮材）；②线材（φ5.5 ～φ20 mm）－保护气氛或真空罩式退火－连续拉拔开卷或磨光、抛光－在线检测－成品包装（φ5～φ20 mm冷拔材、光亮材）；③线材（φ5.5 mm）－保护气氛或真空罩式退火－温拉或温轧－真空退火－矫直或磨光－在线检测－成品包装（＜φ5 mm冷拔磨光钢丝）。

2）大断面材及高牌号钢材生产流程：电炉（UHP）－精炼炉LF（V）－铸锭（或铸电极－电渣重熔）－退火－快锻或精锻开坯－退火、修磨－精锻成材－退火－精整－在线检测－成品包装。

5 轴承钢生产工艺技术

5.1 前言

轴承用钢的质量是所有合金钢中要求最严格、检验项目最多的钢种。世界公认轴承钢的水平是一个国家冶金水平的标志。轴承对其材料的要求较高，必须具备高的硬度、耐磨性、接触疲劳强度、弹性极限，良好的冲击韧性、断裂韧性、尺寸稳定性、防锈性能和冷热加工

等性能。为保证这些性能要求，轴承钢的冶金质量必须保证其严格的化学成分及化学成分均匀性，特别高的纯净度，极低的氧含量和残余元素含量，严格的低倍组织和高倍组织，严格的碳化物均匀性，严格的表面脱碳层和内部疏松、偏析、显微孔隙等，不允许存在裂纹、夹渣、毛刺、折迭、结疤、氧化皮、缩孔、气泡、白点和过烧等表面和内部缺陷。我国特钢企业2007年轴承钢产量为245万t。

5.2 性能

当前世界各国所使用的轴承钢主要有5大类[9]，即高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、不锈轴承钢、高温轴承钢、中碳轴承钢。

1）高碳铬轴承钢。高碳铬轴承钢是含铬0.6%～1.5%的高碳合金钢，目前我国标准中采用5个牌号，GCr15、GCr6、GCr9、GCr9SiMn、GCr15SiMn。高碳铬轴承钢已有100多年的历史，长期的生产和使用证明，这种钢基本上可以满足一般工作条件的轴承要求，具有良好的耐磨性和抗接触疲劳性能，有较理想的耐锈蚀性和一定的弹性、韧性，加工性能较好，价格也较便宜，因此应用最广。由于淬透性的差别，其中用量最大的是GCr15和GCr15SiMn，GCr6和GCr9已很少采用。

2）渗碳轴承钢。渗碳轴承钢实质上是优质渗碳结构钢，目前我国标准中采用6个牌号，G20CrMo、G20CrNiMo、G20Cr2Ni4、G20CrNi2Mo、G10CrNi3Mo、G20Cr2Mn2Mo。这类钢经过渗碳、淬火、回火等热处理工序后，表面具有很高的硬度和一定的耐磨性以及较高的抗接触疲劳强度，且其心部都具有良好的韧性、一定的强度和硬度。主要用于承受冲击载荷下的轴承和特大型轴承，如铁路、轧钢机用轴承等。

3）不锈轴承钢。有马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢，目前我国标准中采用3个牌号，9Cr18、9Cr18Mo、Cr14Mo4。其中以马氏体不锈钢9Cr18使用最多。这类钢经过热处理可以得到全部或大部马氏体组织，具有高强度、很好的耐磨性和韧性，特别是在海水、酸、有机盐水溶液中具有较强的抗锈蚀能力。这些轴承钢的缺点是碳含量高，碳与铬形成粗大的一次碳化物，降低材料的机械性能，减少铬元素对抗腐蚀的贡献。1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢，经热处理后可以得到单一的奥氏体组织，具有良好的韧性和很好的抗腐蚀能力。但由于强度、硬度不高，只适用于制造低负荷、低转速轴承。

4）高温轴承钢。高温轴承钢具有一定的高温硬度和高温耐磨性。高温接触疲劳强度、抗氧化、耐冲击、高温尺寸稳定性等特点。此类钢利用高速钢和高铬马氏体不锈钢的一些钢号。我国目前使用的高温轴承钢主要有：9Cr18Mo（260 ℃）、Cr4Mo4V（315 ℃）、Cr14Mo4（480 ℃）、W6Mo5Cr4V2（480 ℃）、W9Cr4V2Mo（520 ℃）、W18Cr4V（560 ℃）、W12Cr4V5Co5（590 ℃），其中使用最普遍的是Cr4Mo4V。高碳铬轴承钢的回火温度是160～180 ℃，所以使用温度一般不超过120 ℃，如果使用温度超过120 ℃，钢的强度急剧下降，尺寸不稳定，并导致轴承的疲劳强度降低。所以，只能用高温轴承钢而不能用高碳铬轴承钢，如飞机用涡轮喷气发动机的功率越来越大，压缩机和涡轮机的主轴轴承要求耐高温，其工作温度一般为55～260 ℃，高者可达370 ℃，在这种工作条件下，只能采用高温轴承钢。

5）中碳轴承钢。中碳轴承钢是中碳合金钢，我国目前主要有：55、50MnA、70Mn、5CrMnMo、