如何降低轴承钢中的氧化物夹杂?

发布时间:2016-08-03 10:03:09      阅读次数:839
如何降低轴承钢中的氧化物夹杂?
钢中夹杂物是影响轴承钢接触疲劳寿命的主要因素之一。控制钢中的夹杂物的关键是控制钢中氧含量及氧化物。降低钢中氧化物夹杂的主要思路如下。
一、控制初炼炉出钢终点的碳含量
当出钢终点碳含量过低时,钢中的溶解氧高,导致后续脱氧时消耗大量的铝,且夹杂物总量会增多,给后期精炼带来困难;另外,渣的氧化性也会明显增加,后期精炼调整和控制钢渣的成分困难。但过高的出钢终点碳含量会给初炼炉的工艺控制带来压力。电弧炉冶炼时,终点碳含量一般控制在0.2%左右。
二、选择合适的脱氧剂
在轴承钢生产过程中,用铝进行终脱氧可使钢中的氧含量降低和获得适量的酸溶铝。酸溶铝含量太高时,钢液保护不好易导致二次氧化,从而增加脆性Al2O3夹杂的含量;酸溶铝含量低时,因硅的二次氧化及钢液温度降低导致溶解氧析出,会使富含SiO2的粗大硅酸盐夹杂生成。据研究,钢中酸溶铝含量控制在0.02%~0.04%时可使钢的晶粒细化,从而获得较高的强韧性。
钡是一种较为理想的脱氧变质剂,钡合金不仅脱氧能力强,而且能使钢中的残余夹杂物得到很好的变性。据研究,用硅-铝-钡合金对轴承钢进行脱氧后,钢中的全氧含量迅速降到一稳定值,最终钢中无含钡的点球状夹杂物,且钢中的残余夹杂得到了很好的变性,夹杂物细小弥散、分布均匀。
镁对轴承钢中Al2O3夹杂物的变质具有显著作用。据研究,酸溶铝为0.03%时,钢中存在210-4%的镁即能将Al2O3夹杂物变质成MgO∙Al2O3,钢中大于10μm的Al2O3夹杂物转变成细小、球形的镁铝尖晶石夹杂物,其中小于5μm的夹杂占99.46%,其余为5~10μm的夹杂物。
三、优化精炼渣成分
研究发现,精炼渣的二元碱度由2.0增加至4.5时,钢液终点全氧含量由2010-6降至1110-6,夹杂物的总数量和总面积都减小。高碱度渣精炼的钢液中典型的夹杂物为Al2O3和铝镁尖晶石等脆性夹杂物,尺寸不大于5μm。适当提高Al2O3的含量或添加CaF2、减少MgO的含量,可以显著提高精炼渣吸附夹杂物的速度和能力。
四、优化熔炼工艺
为了获得高质量的钢,加大兑入铁液量和选择高质量的废钢进行熔炼是目前常用的方法。在钢包冶金过程中,精确控制加入钢中的铝、硅或钙含量来促进脱氧和脱硫,全程采用保护浇注,夹杂物含量会大大降低。真空熔炼是降低夹杂物含量的重要途径,在较高的真空度下,钢中的氧含量可以降到1010-6以下。电渣精炼可以获得好于真空熔炼的冶炼效果。采用电渣精炼不只是简单地降低了钢中的氧含量、还降低了钢中夹杂物的尺寸,使夹杂物的分布更均匀、重熔后可为大夹杂物上浮提供机会。
目前、国内外对重要用途的轴承钢多采用真空感应加真空自耗冶炼、此工艺生产的新型不锈轴承钢6Cr14Mo的纯净度得到大幅提高、氧含量仅为510-4,且氧化物夹杂数量较少,尺寸较细小,分布较均匀。