陜西日報訊（記者 呂揚）所有旋轉(zhuǎn)的機械中幾乎都有一個核心部件——軸承，而制造軸承所需的材料軸承鋼，則因其直接關(guān)乎軸承的壽命和可靠性，被譽為“鋼中之王”。
然而，我國所生產(chǎn)的軸承鋼質(zhì)量與國際先進水平有較大差距，高端軸承鋼的研發(fā)、制造與銷售長期被國外的軸承巨頭所壟斷，核心技術(shù)更是被嚴密封鎖。這也就意味著，國內(nèi)企業(yè)每制造一套產(chǎn)品就需要向國外買一次軸承。
近期，西北工業(yè)大學(xué)材料學(xué)院劉東教授團隊研發(fā)的強力旋軋技術(shù)（PTR），突破了軸承鋼的“卡脖子”技術(shù)，打破了國外技術(shù)壟斷，破解了行業(yè)難題。
目前，通過強力旋軋技術(shù)改性后的軸承鋼已在多個項目中得到運用，完全能夠滿足高端軸承鋼生產(chǎn)質(zhì)量要求，將該技術(shù)運用到其他材料，如鈦合金和高溫合金的生產(chǎn)中，也取得了良好的效果。
“我們身處一個飛速旋轉(zhuǎn)的時代。高速公路上疾馳的汽車、鐵軌上奔馳的列車、廠房內(nèi)機器齒輪毫不停歇……而帶動機械旋轉(zhuǎn)起來的就是軸承，制造軸承的軸承鋼的質(zhì)量如何就是關(guān)鍵。”劉東教授說，軸承的工作環(huán)境嚴峻而復(fù)雜，不僅需要高速穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)，而且還要承受強力的擠壓、摩擦，甚至超高溫的檢驗。“因而高端的軸承鋼，其質(zhì)量和可靠性有著嚴苛的要求。”
很多企業(yè)無法從國內(nèi)廠家尋求到符合高使用需求的軸承鋼，不得不花高價進口。
“我們是鋼鐵大國，但要走向鋼鐵強國，在戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和制造強國戰(zhàn)略重點發(fā)展領(lǐng)域中，我們面臨著極大的‘卡脖子’風(fēng)險。”團隊成員告訴記者，我國所生產(chǎn)的軸承鋼質(zhì)量與國際先進水平有較大差距。以夾雜物為例，國外產(chǎn)品夾雜物尺寸完全小于等于10微米，而國內(nèi)最大粒徑達到50—52微米，大小相差五倍之多 。
軸承鋼屬于高碳鋼，其含碳量在所有鋼中比較高。如果碳化物分布不均勻且呈大塊狀，就會嚴重影響質(zhì)量。
那么，如何提升軸承鋼的質(zhì)量呢？劉東教授說：一是軸承鋼內(nèi)部足夠純凈，夾雜物質(zhì)越少越好；二是軸承鋼足夠均勻，材料內(nèi)的顆粒物盡量細小、彌散。
“就像揉面的時候撒了一把鹽，要是面沒有揉勻，那么面里就都是又咸又硬的疙瘩。”劉東教授解釋說，“讓鹽更細小均勻地分布在材料里就是我們團隊追求的目標(biāo)和需要攻克的難題。”
劉東教授和其團隊一路走來，攻堅克難，他驕傲地表示：“經(jīng)過不懈的努力，軸承鋼中氧含量、夾雜物、偏析等技術(shù)問題已經(jīng)得到有效解決。行業(yè)中最后一個老大難——碳化物，也被我們團隊攻克！”
劉東教授和團隊創(chuàng)新性提出的“強力旋軋技術(shù)”利用曼內(nèi)斯曼效應(yīng)，在徑向軋制的同時施加強力旋轉(zhuǎn)，依靠連續(xù)局部壓扭復(fù)合變形，實現(xiàn)軸承管材碳化物均勻細小彌散。
“還是以揉面為例，你揉的面變形越大，越能揉得均勻。揉好的關(guān)鍵就在于怎么‘揉’。”劉東教授說，簡而言之，這一技術(shù)在揉面的時候讓面的多個方向都變形，而且變形的數(shù)值非常大，可謂把面揉得又透又勁道。
聽起來邏輯很簡單，其中蘊含的卻是劉東教授和團隊孜孜不倦的追求與艱辛探索。他們“十年磨一劍”，經(jīng)過不斷的攻關(guān)測試，終于突破技術(shù)瓶頸，如今研究出3個世界首創(chuàng)，申請到66項發(fā)明專利，強力旋軋技術(shù)就是其中一項。
據(jù)劉東教授介紹，中國軸承行業(yè)已形成近2000億元的行業(yè)銷售規(guī)模，而且每年以12%—15%的速度增長，但生產(chǎn)的軸承還是以中低端軸承和中小型軸承為主，其中汽車軸承占40%左右，軸承鋼中的夾雜物與碳化物的質(zhì)量控制水平低，嚴重影響了國產(chǎn)汽車用軸承的壽命與可靠性。強力旋軋技術(shù)的出現(xiàn)或?qū)⒂辛Ω淖冞@一現(xiàn)狀。
實驗室數(shù)據(jù)顯示，運用強力旋軋技術(shù)，晶粒尺寸由原來的50微米細化至10微米，碳化物尺寸僅為原先的1/10。該技術(shù)大大提高了GCr15軸承鋼硬度，處于世界頂尖水平。除此以外，采用該技術(shù)后，軸承壽命和可靠性得到大幅度提高，平均壽命達到計算壽命的26倍，可靠性達99.9%。更令人驚喜的是，該技術(shù)可以顯著提高材料利用率，且生產(chǎn)流程可縮短2/3。
“用我們的技術(shù)生產(chǎn)出的軸承鋼表現(xiàn)非常亮眼。今年，已有多家企業(yè)聯(lián)系了我們，希望我們的技術(shù)可以為汽車制造行業(yè)帶來革新。”談及未來，劉東教授充滿信心，一個嶄新而廣闊的市場正在等待挖掘。
