鋼中夾雜物是影響軸承鋼接觸疲勞壽命的主要因素之一。控制鋼中的夾雜物的關(guān)鍵是控制鋼中氧含量及氧化物。降低鋼中氧化物夾雜的主要思路如下。
一、控制初煉爐出鋼終點(diǎn)的碳含量
當(dāng)出鋼終點(diǎn)碳含量過(guò)低時(shí)，鋼中的溶解氧高，導(dǎo)致后續(xù)脫氧時(shí)消耗大量的鋁，且夾雜物總量會(huì)增多，給后期精煉帶來(lái)困難；另外，渣的氧化性也會(huì)明顯增加，后期精煉調(diào)整和控制鋼渣的成分困難。但過(guò)高的出鋼終點(diǎn)碳含量會(huì)給初煉爐的工藝控制帶來(lái)壓力。電弧爐冶煉時(shí)，終點(diǎn)碳含量一般控制在0.2%左右。
二、選擇合適的脫氧劑
在軸承鋼生產(chǎn)過(guò)程中，用鋁進(jìn)行終脫氧可使鋼中的氧含量降低和獲得適量的酸溶鋁。酸溶鋁含量太高時(shí)，鋼液保護(hù)不好易導(dǎo)致二次氧化，從而增加脆性Al2O3夾雜的含量；酸溶鋁含量低時(shí)，因硅的二次氧化及鋼液溫度降低導(dǎo)致溶解氧析出，會(huì)使富含SiO2的粗大硅酸鹽夾雜生成。據(jù)研究，鋼中酸溶鋁含量控制在0.02%~0.04%時(shí)可使鋼的晶粒細(xì)化，從而獲得較高的強(qiáng)韌性。
鋇是一種較為理想的脫氧變質(zhì)劑，鋇合金不僅脫氧能力強(qiáng)，而且能使鋼中的殘余夾雜物得到很好的變性。據(jù)研究，用硅-鋁-鋇合金對(duì)軸承鋼進(jìn)行脫氧后，鋼中的全氧含量迅速降到一穩(wěn)定值，最終鋼中無(wú)含鋇的點(diǎn)球狀?yuàn)A雜物，且鋼中的殘余夾雜得到了很好的變性，夾雜物細(xì)小彌散、分布均勻。
鎂對(duì)軸承鋼中Al2O3夾雜物的變質(zhì)具有顯著作用。據(jù)研究，酸溶鋁為0.03%時(shí)，鋼中存在2 10-4%的鎂即能將Al2O3夾雜物變質(zhì)成MgO?Al2O3，鋼中大于10μm的Al2O3夾雜物轉(zhuǎn)變成細(xì)小、球形的鎂鋁尖晶石夾雜物，其中小于5μm的夾雜占99.46%，其余為5~10μm的夾雜物。
三、優(yōu)化精煉渣成分
研究發(fā)現(xiàn)，精煉渣的二元堿度由2.0增加至4.5時(shí)，鋼液終點(diǎn)全氧含量由20 10-6降至11 10-6，夾雜物的總數(shù)量和總面積都減小。高堿度渣精煉的鋼液中典型的夾雜物為Al2O3和鋁鎂尖晶石等脆性?shī)A雜物，尺寸不大于5μm。適當(dāng)提高Al2O3的含量或添加CaF2、減少M(fèi)gO的含量，可以顯著提高精煉渣吸附夾雜物的速度和能力。
四、優(yōu)化熔煉工藝
為了獲得高質(zhì)量的鋼，加大兌入鐵液量和選擇高質(zhì)量的廢鋼進(jìn)行熔煉是目前常用的方法。在鋼包冶金過(guò)程中，精確控制加入鋼中的鋁、硅或鈣含量來(lái)促進(jìn)脫氧和脫硫，全程采用保護(hù)澆注，夾雜物含量會(huì)大大降低。真空熔煉是降低夾雜物含量的重要途徑，在較高的真空度下，鋼中的氧含量可以降到10 10-6以下。電渣精煉可以獲得好于真空熔煉的冶煉效果。采用電渣精煉不只是簡(jiǎn)單地降低了鋼中的氧含量、還降低了鋼中夾雜物的尺寸，使夾雜物的分布更均勻、重熔后可為大夾雜物上浮提供機(jī)會(huì)。
目前、國(guó)內(nèi)外對(duì)重要用途的軸承鋼多采用真空感應(yīng)加真空自耗冶煉、此工藝生產(chǎn)的新型不銹軸承鋼6Cr14Mo的純凈度得到大幅提高、氧含量?jī)H為5 10-4，且氧化物夾雜數(shù)量較少，尺寸較細(xì)小，分布較均勻。