螺絲-軸承鋼生産工藝技術簡介
軸承用鋼的質量是所有合金鋼中螺絲要求最嚴格、檢驗項目最多的鋼種。世界公認軸承鋼的水平是一個國家冶金水平的標志。軸承對其材料的要求較高，必須具備高的硬度、耐磨性、接觸疲勞強度、彈性極限，良好的沖擊韌性、斷裂韌性、尺寸穩定性、防鏽性能和冷熱加工等性螺絲能。爲保證這些性能要求，軸承鋼的冶金質量必須保證其嚴格的化學成分及化學成分均勻性，特別高的純淨度，極低的氧含量和殘余元素含量，嚴格的低倍組織和高倍組織，嚴格的碳化物均勻性，嚴格的表面脫碳層和內部疏松、偏析、顯微孔隙等，不允許存在裂紋、夾渣、毛刺、折叠、結疤、氧化皮、縮孔、氣泡、白點和過燒等表面和內部缺陷。我國特鋼企業2007年軸承鋼産量爲245萬t。
當前世界各國所使用的軸承鋼主要有5大類，即高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不鏽軸承鋼、高溫軸承鋼、中碳軸承鋼。
高碳鉻軸承鋼。高碳鉻軸承鋼是含鉻0。6%～1。5%的高碳合金鋼，目前我國標准中采用5個牌號，GCr15、GCr6、GCr9、GCr9SiMn、GCr15SiMn。高碳鉻軸承鋼已有100多年的曆史，長期的生産和使用證明，這種鋼基本上可以滿足一般工作條件的軸承要求，具有良好的耐磨性和抗接觸疲勞性能，有較理想的耐鏽蝕性和一定的彈性、韌性，加工性能較好，價格也較便宜，因此應用最廣。由于淬透性的差別，其中用量最大的是GCr15和GCr15SiMn，GCr6和GCr9已很少采用。
滲碳軸承鋼。滲碳軸承鋼實質上是優質滲碳結構鋼，目前我國標准中采用6個牌號，G20CrMo、G20CrNiMo、G20Cr2Ni4、G20CrNi2Mo、G10CrNi3Mo、G20Cr2Mn2Mo。這類鋼經過滲碳、淬火、回火等熱處理工序後，表面具有很螺絲高的硬度和一定的耐磨性以及較高的抗接觸疲勞強度，且其心部都具有良好的韌性、一定的強度和硬度。主要用于承受沖擊載荷下的軸承和特大型軸承，如鐵路、軋鋼機用軸承等。
不鏽軸承鋼。有馬氏體不鏽鋼和奧氏體不鏽鋼，目前我國標准中采用3個牌號，9Cr18、9Cr18Mo、Cr14Mo4。其中以馬氏體不鏽鋼9Cr18使用最多。這類鋼經過熱處理可以得到全部或大部馬氏體組織，具有高強度、很好的耐磨性和韌性，特別是在海水、酸、有機鹽水溶液中具有較強的抗鏽蝕能力。這些軸承鋼的缺點是碳含量高，碳與鉻形成粗大的一次碳化物，降低材料的機械性能，減少鉻元素對抗腐蝕的貢獻。1Cr18Ni9Ti等奧氏體不鏽鋼，經熱處理後可以得到單一的奧氏體組織，具有良好的韌性和很好的抗腐蝕能力。但由于強度、硬度不高，只適用于制造低負荷、低轉速軸承。
高溫軸承鋼。高溫軸承鋼具有一定的高溫硬度和高溫耐磨性。高溫接觸疲勞強度、抗氧化、耐沖擊、高溫尺寸穩定性等特點。此類鋼利用高速鋼和高鉻馬氏體不鏽鋼的一些鋼號。我國目前使用的高溫軸承鋼主要有：9Cr18Mo(260℃)、Cr4Mo4V(315℃)、Cr14Mo4(480℃)、W6Mo5Cr4V2(480℃)、W9Cr4V2Mo(520℃)、W18Cr4V(560℃)、W12Cr4V5Co5(590℃)，其中使用最普遍的是Cr4Mo4V。高碳鉻軸承鋼的回火溫度是160～180℃，所以使用溫度一般不超過120℃，如果使用溫度超過120℃，鋼的強度急劇下降，尺寸不穩定，並導致軸承的疲勞強度降低。所以，只能用高溫軸承鋼而不能用高碳鉻軸承鋼，如飛機用渦輪噴氣發動機的功率越來越大祥益軸承有限公司，壓縮機和渦輪機的主軸軸承要求耐高溫，其工作溫度一般爲55～260℃，高者可達370℃，在這種工作條件下，只能采用高溫軸承鋼。
中碳軸承鋼。中碳軸承鋼是中碳合金鋼，我國目前主要有：55、50MnA、70Mn、5CrMnMo、60CrMnMoA、55SiMoVA、50SiMo，後兩個鋼號是我國開發的抗沖擊軸承鋼。此鋼類適用于制作掘進、起重、大型機床等重型設備上用的特大尺寸軸承，一般轉速不高，但承受較大的軸向、徑向載荷及彎曲應力等。
鋼的冶煉水平是軸承鋼內在質量好壞的先決條件。鋼中的氧含量、成分偏析，夾雜物數量及分布，大顆粒碳化物的狀況是影響軸承鋼內在質量的重要冶金因素。近年來，軸承鋼的冶煉技術就是圍繞這些關鍵因素相繼發展起來。鋼中氧含量可穩定在≤(10～15)×10-6，一些先進企業可控制在(5～8)×10-6。
鋼中夾雜物分爲A(硫化物)、B(氧化物)、C(矽酸鹽)、D(點狀不變形夾雜)4種類型，不同類型的夾雜物對軸承壽命影響也不同，夾雜物的尺寸和在鋼中的位置對軸承壽命也有不同的影響。鋼中氧含量愈低，軸承鋼壽命愈高。上述4種夾雜物中後三者都是由氧化物所構成，三者對軸承壽命的有害影響已爲大量事實所證明，鋼中的氧含量幾乎全部(除溶解氧外)由它們提供。因此，近年來在衡量軸承鋼質量上把氧含量當作極爲重要的指標。
無論是轉爐或電爐流程，二次精煉是軸承鋼生産中的關鍵工序，主要精煉設備以LF或ASEA-SKF配有VD或RH爲主，可使內在質量得以保證。
軸承鋼連鑄的問題一直是人們關注的重點。長期以來，連鑄坯中心疏松和偏析嚴重的問題並沒有得到根本的解決，至少在我國還是一個“難題”。既使采用了電磁攪拌技術、輕壓下技術改善疏松和偏析，由于中心疏松會殘留在球極區，又會帶來新的“白亮帶”缺陷。盡管如此，目前，軸承鋼的連鑄工藝已被世界衆多特殊鋼廠所采用，而且除部分滾動體用軸承鋼外，絕大多數軸承鋼采用連鑄生産。目前，爲了解決軸承鋼連鑄坯的質量問題，正在積極地開展著如下工作：除強化冶煉技術、降低鋼中的氧含量和有害雜質外，在連鑄過程還采用中間包加熱、電磁攪拌、結晶器液位控制、強化二次冷卻和液相穴壓下技術，采用浸入式水口加保護渣的保護澆鑄技術，增大連鑄坯斷面達到大的壓縮比熱軋軸承鋼材等。
在軸承鋼棒材軋制生産中，對坯料進行表面探傷，修磨，實現精坯軋制已達成共識，並且要嚴格遵守加熱工藝制度以控制脫碳程度。采用控軋、控冷技術，步進加熱爐、連軋機組、連續退火爐，在線質量監控等技術。
世螺絲界上生産軸承鋼最著名的廠家有瑞典SKF，日本的山陽特殊鋼廠，美國Timken等。
日本山陽的棒線生産工藝流程：UHP電爐-LF精煉爐-RH精煉爐-連鑄或模鑄-初軋-三輥行星軋機或大型軋機-無損探傷-修磨-連軋機組-無損檢驗-連續爐球化退火-無損檢測-檢驗入庫。
SKFOVaK0鋼廠棒線生産工藝流程：電爐-LFV精煉爐-模鑄-均熱爐-初軋-火焰清理-150×150坯料-檢驗、噴丸、修磨-加熱-除鱗-軋制-冷卻-剪切-打包-發貨。該廠年産45萬t鋼，全部采用模鑄，初軋開坯，而沒有采用連鑄。OVaK0鋼廠也認爲連鑄軸承鋼已不是技術問題，但是他們主要考慮了經濟問題，因産品規格的覆蓋面使其投資成本與産量規模不相匹配。他們進行了一系列有利于産品質量提高的改造投資。
我國某著名特殊鋼廠軸承鋼棒材4條生産線工藝流程：
電爐-VHD精煉爐-模鑄(680kg錠)-鋼錠修磨(需要時)-Φ650軋機-酸洗、抛丸、檢查-修磨-需要時退火-包裝-入庫。
UHP電爐-LF+VD精煉爐-連鑄或模鑄(3t錠)、850開坯-檢查-修磨-連軋(需要時連續退火)-檢查-修磨-校直-包裝入庫。
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