采用強(qiáng)旋軋技術(shù)生產(chǎn)的成品。西北工業(yè)大學(xué)供圖
原標(biāo)題：鋼中之王軸承鋼技術(shù)難題取得重大突破
本報(bào)訊(賈蘇 傅怡 中青報(bào))·中青網(wǎng)記者 孫海華)記者近日從西北理工大學(xué)獲悉，劉東教授及其團(tuán)隊(duì)研發(fā)的強(qiáng)旋軋技術(shù)（PTR）在我國(guó)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中取得重大突破。
從汽車(chē)、高鐵、飛機(jī)到儀器儀表、機(jī)械設(shè)備，幾乎所有旋轉(zhuǎn)機(jī)械都能找到一個(gè)共同的核心部件——軸承。制造軸承所需的材料——軸承鋼被稱(chēng)為鋼之王，因?yàn)樗苯雨P(guān)系到軸承的使用壽命和可靠性。
軸承的工作環(huán)境嚴(yán)峻而復(fù)雜，不僅需要高速穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)，還需要強(qiáng)烈的擠壓、摩擦甚至超高溫。劉東教授告訴記者，因此，軸承鋼的質(zhì)量和可靠性有非常嚴(yán)格的要求。
如何提高軸承鋼的質(zhì)量？劉東教授介紹，一是內(nèi)部足夠純凈，混合物越少越好；二是足夠均勻，材料中的顆粒盡可能小，分散。但遺憾的是，長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)軸承鋼的質(zhì)量與國(guó)際先進(jìn)水平存在較大差距。以?shī)A雜物為例，國(guó)外產(chǎn)品的夾雜物尺寸完全小于或等于10微米，國(guó)內(nèi)最大粒徑達(dá)到50-52微米，大小相差5倍。
許多企業(yè)不得不花高價(jià)進(jìn)口，因?yàn)樗麄儫o(wú)法從國(guó)內(nèi)制造商那里找到滿足高質(zhì)量需求的軸承鋼。這意味著我們需要從國(guó)外購(gòu)買(mǎi)每套產(chǎn)品的軸承。
作為一個(gè)鋼鐵大國(guó)，中國(guó)如何成為一個(gè)鋼鐵大國(guó)？經(jīng)過(guò)中國(guó)科研人員幾十年的努力，軸承鋼中的氧含量、雜物等技術(shù)問(wèn)題得到了有效解決。劉東教授及其團(tuán)隊(duì)也克服了業(yè)內(nèi)最后一個(gè)老大難問(wèn)題——碳化物。
由于軸承鋼是一種高碳鋼，所有鋼中的碳含量都很高。如果碳化物分布不均勻，且呈大塊，則會(huì)嚴(yán)重影響質(zhì)量。劉東教授舉了一個(gè)例子：就像在揉面時(shí)撒一把鹽一樣。如果面團(tuán)不均勻地揉捏，臉上就會(huì)有咸而硬的腫塊。劉東教授的團(tuán)隊(duì)追求的目標(biāo)是讓鹽在臉上更小、更均勻地分布。
以揉面為例，揉捏變形越大，揉捏越均勻，揉捏的關(guān)鍵是如何‘揉捏’。劉東教授的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新地提出了強(qiáng)旋轉(zhuǎn)軋制技術(shù)——該技術(shù)是在揉捏時(shí)，使表面的三個(gè)方向變形，變形值非常大，可以說(shuō)揉捏表面是透明和強(qiáng)大的。”
聽(tīng)起來(lái)簡(jiǎn)單的邏輯包含了劉東教授團(tuán)隊(duì)不懈的探索。經(jīng)過(guò)不斷的研究和測(cè)試，團(tuán)隊(duì)終于突破了技術(shù)瓶頸，開(kāi)發(fā)了三項(xiàng)世界第一技術(shù)，申請(qǐng)了66項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利。強(qiáng)旋轉(zhuǎn)軋制技術(shù)就是其中之一。
據(jù)劉東教授介紹，中國(guó)軸承行業(yè)已形成近2000億元的銷(xiāo)售規(guī)模，年銷(xiāo)售額為12%-15%的速度增長(zhǎng)，但生產(chǎn)的軸承主要是中低端軸承和中小型軸承。其中，汽車(chē)軸承約占40%。軸承鋼中的夾雜物和碳化物質(zhì)量控制水平較低，嚴(yán)重影響了國(guó)產(chǎn)汽車(chē)軸承的使用壽命和可靠性。強(qiáng)旋軋技術(shù)的出現(xiàn)可能會(huì)有效改變這種情況。
實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)顯示，采用強(qiáng)旋軋技術(shù)，晶粒尺寸從50微米細(xì)化為10微米，碳化物尺寸僅為原來(lái)的1/10。軸承鋼硬度同時(shí)大大提高，處于世界頂級(jí)水平。此外，軸承的使用壽命和可靠性也大大提高。該技術(shù)還可以顯著提高材料利用率，大大縮短生產(chǎn)過(guò)程。
