什么叫高碳钢(有哪些是属于高碳钢的)

高速公路上,疾驰的汽车车轮快速转动。

机械设备内部,运动着的齿轮毫不停歇……

从汽车、高铁、飞机到仪器仪表、机械装备,你几乎能从所有旋转的机械中寻找到一个共同的核心部件——轴承。而制造轴承所需的材料——轴承钢,则因其直接关乎到轴承的寿命和可靠性,被誉为“钢中之王”。

这项技术,“钢”!

运用PTR技术生产的成品运用PTR技术生产的成品

近年,西北工业大学材料学院刘东教授和其团队研发的强力旋轧技术(PTR),打破国外巨头技术垄断,突破我国轴承钢“卡脖子”技术,破解行业难题。

小零件的大难题

轴承的工作环境严峻而复杂,不仅需要高速稳定的旋转,而且还要承受强力的挤压、摩擦,甚至超高温的历练。因而对轴承钢的质量和可靠性提出了更为严苛的要求。

这项技术,“钢”!

与传统技术相比,PTR技术可得到更为细小弥散的碳化物

轴承钢的质量如何提升?刘东教授告诉我们,一是内部足够纯净,夹杂物质越少越好;二是足够均匀,材料内的颗粒物尽量细小、弥散。“令人遗憾的是,一直以来,我国所生产的轴承钢质量与国际先进水平有较大差距。以夹杂物为例,国外产品夹杂物尺寸完全小于等于10μm,而国内最大粒径达到50-52μm,大小相差五倍之多 。”

很多企业无法从国内厂家寻求到符合高使用需求的轴承钢,不得不花高价进口。高端轴承钢的研发、制造与销售长期被美国、瑞典等国的轴承巨头所垄断,核心技术更是被严密封锁。这也就意味着,我们每制造一套产品就需要向国外买一次轴承。在战略性新兴产业和制造强国战略重点发展领域中,我们面临着极大的国外牵制风险。

习近平总书记指出“我们比历史上任何时期都更需要建设世界科技强国”。解决轴承钢“卡脖子”问题迫在眉睫!

“十年磨一剑”,难题终攻克

秉持着从“钢铁大国”发展为“钢铁强国”的梦想,刘东教授和其团队一路走来,攻坚克难,他骄傲地告诉记者“经过我们国家几十年的努力,氧含量、夹杂物、偏析等技术问题已经得到有效解决。行业中最后一个老大难——‘碳化物’,也终于被我们团队攻克!”

这项技术,“钢”!

 

轴承钢属于高碳钢,其含碳量在所有钢中比较高。如果碳化物分布不均匀且呈大块状,就会严重影响质量。刘东教授解释说“就像揉面的时候撒了一把盐,要是面没有揉碎揉匀,那么面里就都是又咸又硬的疙瘩。”“让盐更细小均匀地分布在面里”就是刘东教授和团队追求的目标。

“还是以揉面为例,你揉的变形越大,越能揉得均匀,揉好的关键就在于怎么‘揉’。”刘东教授和团队创新性提出的“强力旋轧技术”利用曼内斯曼效应,在径向轧制的同时施加强力旋转,依靠连续局部压扭复合变形,实现轴承管材碳化物均匀细小弥散。简而言之,这一技术在揉面的时候让面的3个方向都变形,而且变形的数值非常大,可谓把面揉得又透又劲道。

听起来逻辑很简单,其中蕴含的却是刘东教授和团队孜孜不倦地追求与艰辛探索。他们“十年磨一剑”,经过不断的攻关测试,终于突破技术瓶颈,如今研究出3个世界首创,申请到66项发明专利,强力旋轧(PTR)技术就是其中一项。

PTR技术或为汽车制造行业带来新变革

这项技术,“钢”!

较于传统技术,PTR技术单道次晶粒细化程度高

实验室数据显示,运用强力旋轧(PTR)技术,晶粒尺寸由原来的50μm细化至10μm,碳化物尺寸仅为原先的1/10。首次将100年来,一直徘徊在600-700HV的GCr15轴承钢硬度提高至900HV以上,处于世界顶尖水平。除此以外,采用该技术后轴承寿命和可靠性得到大幅度提高,平均寿命达到计算寿命的26倍,可靠性达99.9%。更令人惊喜的是,本技术可以显著提高材料利用率,且生产流程可缩短2/3,真正在绿色发展上见实效。

目前,通过PTR技术改性后的轴承钢已在多个项目中得到运用,完全能够满足高端质量要求,将该技术运用到其他材料中,也取得了非常良好的效果,运用于钛合金和高温合金中属于世界首创。

科技自立自强是促进发展大局的根本支撑,让创新驱动发展,是西工大和西工大科技工作者们长期以来不懈努力的方向。

“用我们的技术生产出的轴承钢表现非常亮眼,今年,已有多家企业联系了我们,希望我们的技术可以为汽车制造行业带来革新。”谈及未来,刘东教授充满信心,一个崭新而广阔的市场正在等待挖掘。

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