軸承鋼“老大難”問題破解，相關行業或迎新變革

記者近日在西北工業大學採訪時獲悉：該校材料學院劉東教授和其團隊研發的強力旋軋技術（PTR）取得重大突破，破解了我國相關行業發展的問題。

從汽車、高鐵、飛機到儀器儀表、機械裝備，所有旋轉的機械中，幾乎都能尋找到一個共同的核心部件――軸承。而製造軸承所需的材料――軸承鋼，則因直接關乎軸承的壽命和可靠性，被譽為“鋼中之王”。

運用強力旋軋技術生產的成品。西北工業大學供圖

“軸承的工作環境嚴峻而複雜，不僅需要高速穩定的旋轉，還要承受強力的擠壓、摩擦，甚至超高温的歷練。”劉東教授告訴記者，正因如此，軸承鋼的質量和可靠性，有着極為嚴苛的要求。

如何提升軸承鋼的質量？劉東教授介紹，一是要內部足夠純淨，夾雜物質越少越好；二是足夠均勻，材料內的顆粒物儘量細小、彌散。然而令人遺憾的是，一直以來，我國生產的軸承鋼質量與國際先進水平有着較大差距。以夾雜物為例，國外產品夾雜物尺寸完全小於等於10微米，而國內最大粒徑達到50-52微米，“大小相差五倍之多”。

與傳統技術相比，強力旋軋技術可得到更為細小彌散的碳化物。西北工業大學供圖

由於無法從國內廠家尋求到符合高質量需求的軸承鋼， 很多企業不得不花高價進口。這意味着：每製造一套產品，我們就需要向國外買一次軸承。

作為“鋼鐵大國”，如何能成為“鋼鐵強國”？經過我國科研工作者幾十年的努力，軸承鋼中的氧含量、夾雜物等技術問題已得到有效解決。行業中的最後一個“老大難”問題――“碳化物”也被劉東教授和其團隊攻克。

由於軸承鋼屬於高碳鋼，在所有鋼中其含碳量較高。如果碳化物分佈不均勻，且呈大塊狀，就會嚴重影響質量。劉東教授打了個比方：“就像揉麪時撒了一把鹽，如果麪糰沒有揉碎、揉勻，面裏就都是又鹹又硬的疙瘩。”“讓鹽更細小、更均勻的分佈在面裏”，就是劉東教授和團隊追求的目標。

“還是以揉麪為例，你揉得變形越大，越能揉得均勻，揉好的關鍵就在於怎麼‘揉’。”劉東教授團隊創新性的提出了“強力旋軋技術”――“這個技術就是在揉麪的時候，讓面的3個方向都變形，而且變形的數值非常大，可謂把面揉得又透、又勁道。”

聽起來簡單的邏輯，卻藴含着劉東教授團隊孜孜不倦的探索。團隊“十年磨一劍”，經過不斷攻關測試，終於突破了技術瓶頸，研究出3項“世界首創”技術，申請到66項發明專利。強力旋軋技術就是其中的一項。

據劉東教授介紹，中國軸承行業已形成近2000億元的行業銷售規模，且每年以12%―15%的速度增長，但生產的軸承還是以中低端軸承和中小型軸承為主。這其中，汽車軸承所佔比例達到40%左右，軸承鋼中的夾雜物與碳化物質量控制水平低，嚴重影響了國產汽車用軸承的壽命與可靠性。“強力旋軋技術的出現，或將有力改變這一現狀。”

相較於傳統技術，強力旋軋技術平均晶粒尺寸更為優化。西北工業大學供圖

實驗室數據顯示：運用強力旋軋技術，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。軸承鋼硬度同時大大提升，處於世界頂尖水平。此外，軸承的壽命和可靠性也大幅度提高。這一技術還可以顯著提高材料利用率，生產流程大大縮短。