弹簧钢做齿轮怎么样(弹簧钢还是轴承钢刀快)

特殊钢是重大装备制造和国家重点工程建设所需的关键材料。是钢铁材料中的高新技术产品。其生产和应用代表了一个国家的工业化发展水平。

1 齿轮钢的现状及发展方向

齿轮工作时，长期承受变载荷的冲击力、接触应力、脉动弯曲应力和摩擦力等各种应力。它还受到加工精度、装配精度、外硬点磨削等多种因素的影响。它是极易损坏的零件，因此要求齿轮钢具有较高的韧性、疲劳强度和耐磨性。为了生产高质量的齿轮钢，一方面要求钢厂为用户提供淬透性稳定、适应用户工艺要求的齿轮钢产品。另一方面，齿轮厂还必须优化现有工艺并引入新工艺来提高齿轮的质量。

与日本、德国、美国生产的齿轮钢相比，我国齿轮钢的主要差距是：钢号尚未系列化，产品标准落后；钢材的淬透性带较宽，国外钢材的淬透性带已达到4HRC，而我国在6-8HRC左右，不够稳定；钢的纯度低。日本、德国、奥地利等国进口齿轮钢氧含量在(7-18)10-6之间波动，我国在(15-25)10-6左右，非金属分散程度包裹体不够，分布不均匀，大包裹体较多；晶粒度要求不同，我国齿轮钢的晶粒度级别一般要求5级-8级，日本特别强调渗碳齿轮钢的晶粒度不能粗于6级；日本开发出低硅抗晶界氧化渗碳钢系列，可将晶界氧化层降低至5m，而SCM420H Cr-Mo钢平均为15-20m；平均使用寿命短，单位产品能耗大，劳动生产率低。另外，如何保证轧制过程中气孔等低倍缺陷较小且在芯部范围内也是国内尚未研究的领域，因为低倍组织缺陷会对后续的生产造成很多不利影响。零件加工及热处理变形。

目前，我国汽车用齿轮钢主要钢种仍为20CrMnTi。该钢种通常采用气体渗碳工艺。由于渗碳气氛中存在氧化性气体，渗碳层中的元素Si和Mn与氧有较大的亲和力。Cr在晶界处被氧化，形成晶界氧化层。晶界氧化层的出现会导致渗层中Si、Mn、Cr等合金元素的固溶含量减少，降低渗层淬透性，从而降低渗层硬度，导致非马氏体组织的生成，从而显着降低齿轮的疲劳性能。可以使用两种方法来解决这个问题：

1）采用特殊的热处理工艺。真空渗碳可以降低渗碳气氛中的氧势，可以有效地降低渗碳层的晶界氧化程度；稀土渗碳工艺还可以降低晶界氧化程度，因为稀土优先富集在工件表面。并优先沿钢的晶界扩散，其与氧的亲和力远高于Si、Mn、Cr。它会优先与氧结合，阻止氧原子继续向内扩散，从而有助于降低非马氏体的风险。组织的出现。

2）通过合金设计开发抗晶界氧化的齿轮钢。 Ni、Mo抗氧化能力较强，Cr元素次之，Mn抗氧化能力较弱，Si抗氧化能力最弱（Si的氧化倾向是Cr、Mn的10倍）。因此，为了减少晶界氧化，保证淬透性，在设计齿轮钢成分时，应适当降低易氧化元素尤其是Si的含量，并适当降低难氧化元素Ni的含量。 Mo应相应增加。据报道，将Si、Mn、Cr分别控制在0.05%、0.35%、0.01%，可以完全抑制表面组织异常，即使在1000也几乎没有晶界氧化。

为满足汽车工业高性能、轻量化发展要求，未来应重点发展：窄淬透性带齿轮钢、超低氧渗碳钢、低晶界氧化层渗碳钢、超细化晶粒渗碳钢、提高高温硬度和高温抗软化性渗碳钢、易切削齿轮钢、冷锻齿轮钢等。

2 轴承钢现状及发展方向

轴承广泛应用于矿山机械、精密机床、冶金设备、重型装备、高档汽车等重大装备领域，以及风力发电、高铁列车、航空航天等新兴产业。我国生产的轴承以低端轴承和中小型轴承为主，呈现低端轴承过剩、高端轴承缺乏的情况。与国外相比，高端轴承和大型轴承存在较大差距。专为我国高铁客车设计的轮对轴承全部需要从国外进口。对于航空航天、高铁、高端汽车等工业领域使用的关键轴承，我国轴承在使用寿命、可靠性、Dn值、承载能力等方面与先进水平存在较大差距。例如，国外汽车变速箱轴承的使用寿命至少为50万公里，而国产同类轴承的使用寿命约为10万公里，可靠性和稳定性较差。

航空

作为航空发动机的关键基础零部件，推力比15-20的第二代航空发动机轴承，国外正在研制中，准备在2020年前后装配到第五代战斗机上。近10年来，美国开发出第二代航空发动机用轴承钢。其代表钢种是耐温500的高强度耐腐蚀轴承钢CSS-42L和耐温350的高氮不锈钢轴承钢X30（Cronidur30）。中国我们目前正在开发第二代航空发动机轴承。

汽车

对于汽车轮毂轴承，目前国内广泛使用第一代和第二代轮毂轴承（滚珠轴承），而欧洲已广泛使用第三代轮毂轴承。第三代轮毂轴承的主要优点是可靠性高、有效负载距离短、安装方便、无需调整、结构紧凑等。目前我国进口车型大多采用这种轻量化、一体化结构的轮毂轴承。

铁道车辆

目前，我国铁路重型列车轴承采用国产电渣重熔G20CrNi2MoA渗碳钢，而国外已采用真空脱气熔炼技术和夹杂物均匀化技术（IQ钢）超高纯轴承钢（EP钢）。超长寿命钢技术（TF钢）、细晶粒热处理技术、表面超硬处理技术和先进的密封润滑技术应用于轴承的生产制造，从而大大提高了轴承的寿命和可靠性。我国电渣轴承钢不仅质量低，而且成本比真空脱气钢高2000-3000元/吨。未来，我国需要开发超高纯净度、更细化、均匀化、质量稳定的真空脱气轴承钢来替代目前使用的电渣轴承钢。

风电能源

对于风电轴承，我国目前无法生产技术含量高的主轴轴承和增速器轴承，基本依赖进口。 3MW以上风电机组配套轴承国产化问题尚未解决。国外为了提高风电轴承的强度、韧性和使用寿命，采用了新型特种热处理钢SHX（40CrSiMo）。对于偏航和浆料轴承，采用表面感应淬火热处理，控制淬火层深度、表面硬度、软带宽度和表面裂纹；增速机轴承、主轴轴承采用碳氮共渗，使零件表面获得较大体积分数的稳定残余奥氏体（30%-35%）和大量细小的碳化物、碳氮化物，提高了轴承的质量。受污染润滑条件下的使用寿命。

为了提高轧机轴承的使用寿命和运行精度，需要发展轧机用GCr15SiMn、G20Cr2Ni4等轴承钢的超高纯真空脱气熔炼以及轧机上大奥氏体的控制热处理等技术。未来的承载面。日本NSK和NTN轴承公司分别开发了表面奥氏体强化技术，即通过增加表层奥氏体含量，开发了TF轴承和WTF轴承，从而使轴承的寿命提高6-10倍。

我国轴承钢未来的研发方向主要体现在四个方面：

一、经济洁净度：在考虑经济性的前提下，进一步提高钢的洁净度，降低钢中氧、钛含量，实现轴承钢中氧、钛质量分数小于610-分别为6 和15。 10-6级，降低钢中夹杂物含量和尺寸，提高分布均匀性。

二是显微组织细化和均匀化：通过合金化设计和控轧控冷工艺的应用，可以进一步提高夹杂物和碳化物的均匀性，减少和消除网状、带状碳化物，平均尺寸和最大粒径可以减小。尺寸，达到碳化物平均尺寸小于1m的目标；进一步增大基体组织的晶粒尺寸，进一步细化轴承钢的晶粒尺寸。

三是减少低倍组织缺陷：进一步减少轴承钢中的中心气孔、中心缩孔和中心成分偏析，提高低倍组织的均匀性。

四是轴承钢的高韧性：通过新型合金化、热轧工艺优化和热处理工艺研究，提高轴承钢的韧性。

3 弹簧钢现状及发展方向

弹簧钢主要用于汽车、发动机制造和铁路行业。目前，我国弹簧钢产品存在的问题是中低端产品过剩，高端和特种品种缺乏；我国弹簧钢在纯净度、抗疲劳性能、表面质量和质量稳定性等方面与国外存在较大差距，无法满足高端客车悬架弹簧对弹簧钢的性能要求、气门弹簧、铁路和重型卡车专用弹簧等。我国高等级深加工弹簧钢仍依赖进口。进口品种主要有汽车用弹簧钢、铁路用弹簧圆钢、油泵阀用弹簧钢丝等。