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1　前言

國際鋼鐵界通常把軸承鋼的質量水平視為特殊鋼生產(chǎn)技術水平和產(chǎn)品質量水平的重要標志。隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，中國軸承行業(yè)已形成2000多億元的經(jīng)濟規(guī)模，對軸承鋼的需求量也達到了約370萬噸/年。我國軸承鋼品種以GCr15、GCr15SiMn鋼為主，占市場銷售量的95%以上，呈現(xiàn)出品種單一的特點；同時軸承產(chǎn)品也以低端軸承和中小型軸承為主，與國外高端軸承和大型軸承等高附加值軸承相比，存在較大差距。重大裝備用軸承產(chǎn)品一直以來制約著我國高端裝備制造業(yè)的發(fā)展，國務院提出的16個重大技術裝備關鍵領域，15個都與軸承相關，這充分說明了我國在高端軸承制造方面的短板。

2　高端軸承鋼的研究現(xiàn)狀與趨勢

2.1高速鐵路客車軸承鋼的研究現(xiàn)狀與趨勢

時速160km以上的鐵路軸承均為進口軸承，地鐵軸承也均以國外進口軸承為主。目前，我國生產(chǎn)時速160km及以下的鐵路軸承鋼均采用電渣重熔工藝，主要是基于產(chǎn)品質量穩(wěn)定性考慮。隨著我國煉鋼技術水平的提升，純凈度控制和質量穩(wěn)定性有了較大改善，鑒于國外真空脫氣軸承鋼在軌道交通領域的成功應用，國內部分企業(yè)經(jīng)過CRCC批準，正在進行真空脫氣鋼在鐵路貨車軸承上的小批量應用試驗。

我國高鐵軸承材料的研發(fā)仍停留于臺架測試階段，盡管目前部分臺架測試已完成，且試驗結果已滿足時速250km高鐵軸承的指標要求，但由于各種原因仍未進行裝車路試。

2.2航空航天用高端軸承鋼的研究現(xiàn)狀及趨勢

作為航空發(fā)動機關鍵基礎件的主軸軸承和齒輪，其壽命、可靠性與國外相比，存在較大差距，已成為制約我國航空發(fā)動機發(fā)展的主要因素之一。

目前，國內批量生產(chǎn)用于航空、航天關鍵部件的軸承鋼產(chǎn)品的特鋼生產(chǎn)企業(yè)不超過4家，其中撫順特鋼生產(chǎn)的航空、航天軸承鋼的品種及規(guī)格最為齊全，可生產(chǎn)M50Nil、W9Cr4V2Mo等全系列航空軸承鋼產(chǎn)品。另外，X30、CSS-42L等牌號的產(chǎn)品正處于與相關科研院所合作研發(fā)中。國內高端航空、航天軸承材料已呈現(xiàn)出供不應求的局面，因而國內應進一步加大高端航空、航天軸承鋼材料的生產(chǎn)規(guī)模，也應進一步推動中國高功重比、長壽命、高可靠性、耐高溫的航空軸承鋼品種研發(fā)，以助推我國航空航天領域發(fā)展。

2.3風電行業(yè)用高端軸承鋼的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

軸承屬于風電機組的核心零部件。風電軸承的范圍涉及從葉片、主軸、偏航變槳、變速箱和發(fā)電機用的所有軸承。由于風電設備一般安裝在環(huán)境惡劣的區(qū)域，安裝、維修十分困難，且維修成本十分高昂，因而對軸承零件的質量要求更加嚴格。

目前，國內風電主軸等高端風電軸承，仍以采用斯凱孚（SKF）、鐵姆肯（TIMKEN）等國際化大公司的產(chǎn)品為主。我國洛軸、瓦軸等知名軸承企業(yè)也參與批量生產(chǎn)風電軸承產(chǎn)品，但應用的部位及軸承配套數(shù)量與國外公司仍有一定差距。在軸承鋼產(chǎn)品方面，國內生產(chǎn)風電軸承鋼僅有撫順特鋼、大冶特鋼等少數(shù)特鋼企業(yè)，每年需從瑞典奧沃科（OVAKO）、美國鐵姆肯（TIMKEN）等公司進口一定量的高端軸承鋼產(chǎn)品，以彌補國內產(chǎn)品質量水平和供應能力方面的不足。一直以來，國內以GCr15SiMn、G20Cr2Ni4A等品種作為風電主軸軸承用原材料，但隨著風機容量的不斷增大，已體現(xiàn)出GCr15SiMn材料淬透性能力不足及G20Cr2Ni4A成本較高的問題。而國外企業(yè)已經(jīng)根據(jù)風電軸承的應用環(huán)境、載荷等使用條件形成了軸承鋼產(chǎn)品的系列化，在保證產(chǎn)品質量的前提下成本也大大降低，這些都凸顯了我國在軸承材料創(chuàng)新方面的不足。

3　特種冶煉軸承鋼研發(fā)進展

在某些領域，隨著真空脫氣鋼實物質量的大幅度提升，出于對制造成本和其他一些方面因素的考慮，部分特種冶煉軸承鋼被真空脫氣鋼所代替，這符合趨勢性發(fā)展要求。但在某些特殊領域，特種冶煉軸承鋼的質量水平和穩(wěn)定性是真空脫氣鋼無法比擬和替代的。特種冶煉鋼所特有的高真空度、高凝固速度、高渣洗效果等，都是真空脫氣鋼所不具備的。目前，電渣爐、真空感應爐、真空自耗爐等先進特種冶煉設備絕大部分為國外進口，說明國外對特種冶煉的重視和特種冶煉產(chǎn)品的較大需求。真空脫氣完全替代電渣重熔或雙真空工藝冶煉軸承鋼類產(chǎn)品是不現(xiàn)實的。因而，國內的特鋼企業(yè)也需進一步加大特種設備投入力度，以進一步提高我國特種軸承鋼、高端材料的生產(chǎn)能力。下面以撫順特鋼電渣重熔工藝冶煉的ZGCr15鋼為例，對在特種冶煉軸承鋼方面取得的一些進展進行簡要論述。

3.1化學成分控制

化學成分控制方面，對于殘余及有害元素等均有明確的內控要求。同時精準控制鋁、氮含量，保證成品鋁氮比，有助于晶粒細化；電極高控鋁，減少電渣過程吸氧量；對于銅、鎳殘余元素，充分挖掘其有益作用，在滿足標準的前提下將其控制在一定范圍內，進一步提高鋼材的淬透性、抗大氣腐蝕性和沖擊韌性。另外，設計成分時，充分考慮用戶?訂貨規(guī)格、加工用途等信息，以制定出合理的成分控制方案，防止因成分設計導致的產(chǎn)品質量風險。

3.2 電極質量控制

電渣錠的質量好壞很大程度上取決于電極質量水平，因此母電極的制備過程尤為重要。原材料方面，選用優(yōu)質廢鋼、高純合金料等優(yōu)質原料。冶煉工藝方面，控制初煉爐出鋼