特种冶金产品

特种冶金产品特种冶金产品姜周华姜周华东北大学东北大学20082008年年1212月月电渣重熔的产品品种电渣重熔的产品品种„„电渣重熔的产品品种多，应用范围广。其电渣重熔的产品品种多，应用范围广。其钢种有：碳素钢、合金结构钢、轴承钢、钢种有：碳素钢、合金结构钢、轴承钢、模具钢、高速钢、不锈钢、耐热钢、超高模具钢、高速钢、不锈钢、耐热钢、超高强度钢、高温合金、精密合金、耐蚀合金、强度钢、高温合金、精密合金、耐蚀合金、电热合金等电热合金等400400多个钢种。此外，可用电渣多个钢种。此外，可用电渣法直接熔铸异形铸件，可以铸代锻，简化法直接熔铸异形铸件，可以铸代锻，简化生产工序，提高金属的利用率。生产工序，提高金属的利用率。未来电渣产品展望未来电渣产品展望„„(1)(1)电渣重熔在中型及大型锻件生产中电渣重熔在中型及大型锻件生产中,,将处于垄断地位。将处于垄断地位。„„(2)(2)在优质工具钢、模具钢、双相不锈耐热钢、含Ｎ超高在优质工具钢、模具钢、双相不锈耐热钢、含Ｎ超高强钢、管坯、冷轧辊生产领域中占绝对优势强钢、管坯、冷轧辊生产领域中占绝对优势,,真空电弧重真空电弧重熔在这一领域必为电渣重熔所取代。熔在这一领域必为电渣重熔所取代。„„(3)(3)在超级合金领域在超级合金领域((高温合金、耐蚀合金、精密合金、电高温合金、耐蚀合金、精密合金、电热合金热合金),),电渣重熔与真空电弧重熔处于竞争局面电渣重熔与真空电弧重熔处于竞争局面,,在在8080年年代末代末,,电渣重熔在产量上已超过真空电弧重熔。许多沿袭电渣重熔在产量上已超过真空电弧重熔。许多沿袭真空电弧重熔的均系较老材料真空电弧重熔的均系较老材料,,受过去技术鉴定所限制受过去技术鉴定所限制,,而而新材料电渣占绝对优势。新材料电渣占绝对优势。„„(4)(4)在有色金属生产方面在有色金属生产方面,,电渣重熔处于方兴未艾的阶段。电渣重熔处于方兴未艾的阶段。电渣产品应用领域电渣产品应用领域„„工模具产品：冷、热、塑料模具、高速工具钢、工模具产品：冷、热、塑料模具、高速工具钢、冷轧工作辊冷轧工作辊„„能源领域能源领域::核电、火电、水电（高压锅炉管、叶片、核电、火电、水电（高压锅炉管、叶片、转子、护环转子、护环„„交通：高速铁路（曲轴、轴衬）、造船交通：高速铁路（曲轴、轴衬）、造船„„石油化工：高温、耐蚀部件（管道、阀门）石油化工：高温、耐蚀部件（管道、阀门）„„海洋：双相不锈钢海洋：双相不锈钢„„军工：火炮、发动机军工：火炮、发动机„„航天航空：高温合金、钛合金航天航空：高温合金、钛合金超硬高速钢，马氏体时效高速钢以及高硬度（HRC≥70）的超级粉末高速钢等航空航天材料所需的特种刀具组织细小均匀、高韧性、等向性和切削性极佳的粉末冶金模具钢等满足高端产品成型模具高精度高性能长寿不变形模具钢，耐蚀模具钢，超硬碳化物或氮化物表面处理模具钢等满足特殊用途要求的模具钢预硬化处理HRC＞40（微合金化）等塑料模具钢提高耐磨性抛光性高纯净度[S]≤0.001%，高韧性ak≥130J/cm2，横/纵比＞80%热作模具钢提高使用寿命材料发展动向用户质量提升及发展需求工模具钢发展趋势—质量提升及材料发展高性能等向性模具钢模具钢模具钢分为塑料模具钢、冷作模具模具钢分为塑料模具钢、冷作模具钢、热作模具钢三种类别。钢、热作模具钢三种类别。„„塑料模具钢是制造塑料制品成形模具的塑料模具钢是制造塑料制品成形模具的原材料，此类钢主要是中、低碳钢，含原材料，此类钢主要是中、低碳钢，含硅量硅量0.20%0.20%~~0.80%0.80%，含铬量小于，含铬量小于2.0%2.0%，，含铝量为含铝量为0.30%0.30%~~0.55%0.55%。具体又分为：非。具体又分为：非合金型、预硬型、时效硬化型、渗碳型、合金型、预硬型、时效硬化型、渗碳型、整体淬硬型塑料模具钢五种类别。整体淬硬型塑料模具钢五种类别。„„冷作模具钢应用范围非常广泛，用于制冷作模具钢应用范围非常广泛，用于制造冷冲压、冷挤压、冲压和冷镦等的模造冷冲压、冷挤压、冲压和冷镦等的模具。冷作模具钢大致可分为具。冷作模具钢大致可分为（（11））高淬透性冷作模具钢高淬透性冷作模具钢（（22））高韧性耐磨冷作模具钢高韧性耐磨冷作模具钢（（33））粉末冶金冷作模具钢粉末冶金冷作模具钢几种类型。近年来，又出现了火焰淬火几种类型。近年来，又出现了火焰淬火模具钢等新的类别模具钢等新的类别。。„„热作模具钢主要用于制造金属材料热加工热作模具钢主要用于制造金属材料热加工模具模具。热作模具钢可大致分为以下几类。热作模具钢可大致分为以下几类：：（（11）高淬透性热作模具钢）高淬透性热作模具钢（（22）高强韧性热作模具钢）高强韧性热作模具钢（（33）沉淀硬化型热作模具钢）沉淀硬化型热作模具钢（（44）易切削热作模具钢）易切削热作模具钢（（55）高温热作模具钢）高温热作模具钢冷轧辊的品种冷轧辊的品种按材质分，冷轧辊有Cr2(含2%Cr)、MC3(含3%Cr)、MC5(含5%Cr)和高速钢、半高速钢等几种。我国用过的冷轧轧辊钢号有9Cr、9Cr2、9CrV、9Cr2W、9Cr2Mo、60CrMoV、80CrNi3W、8CrMoV、86CrMoV7等。轴承钢轴承钢„„高碳铬轴承钢高碳铬轴承钢„„高温轴承钢高温轴承钢„„渗碳轴承钢渗碳轴承钢„„不锈轴承钢不锈轴承钢„„中碳轴承钢中碳轴承钢特钢增长方式特钢增长方式——质量提升及材料质量提升及材料发展发展用户质量需求用户质量需求材料发展前景材料发展前景疲劳寿命可靠性疲劳寿命可靠性高纯净度：超低氧含量高纯净度：超低氧含量≤≤3ppm3ppm等等特殊环境下长寿命特殊环境下长寿命准高温轴承钢及高速无噪音准高温轴承钢及高速无噪音轴承钢等轴承钢等具有耐热、耐蚀性具有耐热、耐蚀性马氏体不锈轴承钢等马氏体不锈轴承钢等满足航空、宇航特殊使用满足航空、宇航特殊使用要求要求高清洁度、高温轴承钢等高清洁度、高温轴承钢等轴承钢轴承钢研发各种特殊条件下使用的新型轴承钢研发各种特殊条件下使用的新型轴承钢zz开发在粉尘严重，或在润滑油中混入杂质并需要长寿命轴承的抗异物轴承用钢开发在粉尘严重，或在润滑油中混入杂质并需要长寿命轴承的抗异物轴承用钢在汽车变速箱和差速器所用轴承，由于所用的润滑油中混有异物在汽车变速箱和差速器所用轴承，由于所用的润滑油中混有异物((杂质和切屑杂质和切屑))，，有些轴承在粉尘严重环境下使用，当这些异物被咬入滚道时可导致滚道过早产生剥有些轴承在粉尘严重环境下使用，当这些异物被咬入滚道时可导致滚道过早产生剥落降低轴承使用寿命。目前使用的轴承材料不能满足使用要求，因此要开发一种新落降低轴承使用寿命。目前使用的轴承材料不能满足使用要求，因此要开发一种新型抗异物轴承用钢。型抗异物轴承用钢。zz开发在宇宙飞行器中使用的轴承材料开发在宇宙飞行器中使用的轴承材料在宇宙飞行器中使用的轴承，其工作环境比较特殊，如在在宇宙飞行器中使用的轴承，其工作环境比较特殊，如在1010--77～～1010--44PaPa的高真空的高真空下工作，其环境温度为下工作，其环境温度为--100100℃℃～～150150℃℃之间波动。因此需研制新型轴承钢和新型保之间波动。因此需研制新型轴承钢和新型保持架材料和新型润滑介质，以满足使用要求。持架材料和新型润滑介质，以满足使用要求。zz新型高温不锈渗碳轴承钢的研究新型高温不锈渗碳轴承钢的研究由于航天和航空领域所需轴承的由于航天和航空领域所需轴承的DNDN值不断提高，使用温度也超过值不断提高，使用温度也超过300300℃℃，，并且国外对轴承失效原因进行分析，腐蚀破坏已经成为轴承失效的主要原因。因此并且国外对轴承失效原因进行分析，腐蚀破坏已经成为轴承失效的主要原因。因此需需要开发具有高的高温硬度，同时具有良好的断裂韧性、高的冲击韧性和耐蚀性能要开发具有高的高温硬度，同时具有良好的断裂韧性、高的冲击韧性和耐蚀性能的高温不锈渗碳轴承钢。的高温不锈渗碳轴承钢。zz新型高氮不锈轴承钢的研究新型高氮不锈轴承钢的研究由于目前使用的高碳铬不锈轴承钢中含有由于目前使用的高碳铬不锈轴承钢中含有11％的％的CC和和1818％的％的CrCr，因此钢中的碳化物比，因此钢中的碳化物比较粗大，这些大块的共晶碳化物易造成应力集中，而形成疲劳裂纹源，影响到轴承的使较粗大，这些大块的共晶碳化物易造成应力集中，而形成疲劳裂纹源，影响到轴承的使用性能。为减轻或消除这种不利影响，许多国家都进行新型轴承钢的研究。各国相继开用性能。为减轻或消除这种不利影响，许多国家都进行新型轴承钢的研究。各国相继开发出几种高氮不锈轴承钢。氮及碳形成很小的粒点状碳氮化合物均匀分布在钢中，类似发出几种高氮不锈轴承钢。氮及碳形成很小的粒点状碳氮化合物均匀分布在钢中，类似于于GCr15GCr15钢的球化退火组织，而不会出现钢的球化退火组织，而不会出现9Cr189Cr18钢中粗大共晶碳化物及针片状共晶碳化物。钢中粗大共晶碳化物及针片状共晶碳化物。这种钢具有优异的韧性、耐蚀性及疲劳性能，并且其高温性能可与这种钢具有优异的韧性、耐蚀性及疲劳性能，并且其高温性能可与M50M50钢相媲美。用这钢相媲美。用这类轴承材料制成的轴承其耐腐蚀和无噪音性能对于航空和计算机工业是非常有用的。类轴承材料制成的轴承其耐腐蚀和无噪音性能对于航空和计算机工业是非常有用的。zz开发低成本的轴承钢开发低成本的轴承钢开发低成本的轴承钢主要着眼于高碳铬轴承钢的替代钢种，在尽量保持原有性能的开发低成本的轴承钢主要着眼于高碳铬轴承钢的替代钢种，在尽量保持原有性能的基础上，降低钢中的合金元素以降低成本。开发新型渗碳轴承钢，把钢中的碳含量从基础上，降低钢中的合金元素以降低成本。开发新型渗碳轴承钢，把钢中的碳含量从0.2%0.2%提高到提高到0.4%0.4%，以便缩短渗碳时间，适当提高心部硬度，改善切削加工性能，满足使，以便缩短渗碳时间，适当提高心部硬度，改善切削加工性能，满足使用要求。用要求。我国高质量轴承钢的生产，除进一步降低钢中氧含量外，关键是要我国高质量轴承钢的生产，除进一步降低钢中氧含量外，关键是要降低轴承钢中的夹杂物的含量，降低轴承钢中的夹杂物的含量，并使钢中氧化物夹杂的颗粒变得比并使钢中氧化物夹杂的颗粒变得比较细小，分布比较均匀。此外还应改善轴承钢中碳化物的不均匀性较细小，分布比较均匀。此外还应改善轴承钢中碳化物的不均匀性目前国内冶金企业的冶炼设备基本上已和国际接轨，普遍采用大型超高功率电弧炉冶目前国内冶金企业的冶炼设备基本上已和国际接轨，普遍采用大型超高功率电弧炉冶炼炼→→LFLF炉精炼炉精炼→→VDVD（或（或RHRH）脱气）脱气→→模铸或连铸。我国轴承钢的冶金质量已得到了较大幅模铸或连铸。我国轴承钢的冶金质量已得到了较大幅度的提高，特别是钢中氧含量逐年降低，但其波动范围较大，因此钢中氧化物夹杂的均度的提高，特别是钢中氧含量逐年降低，但其波动范围较大，因此钢中氧化物夹杂的均匀性和稳定性也受到较大的影响，从而影响到钢材质量的均匀性。目前轴承生产厂昀关匀性和稳定性也受到较大的影响，从而影响到钢材质量的均匀性。目前轴承生产厂昀关心的除进一步降低钢中氧含量以外，关键还在于降低氧化物夹杂的含量，并心的除进一步降低钢中氧含量以外，关键还在于降低氧化物夹杂的含量，并使钢中氧化使钢中氧化物夹杂的颗粒变得比较细小，分布比较均匀，因此应在此方面进行深入的研究，从而提物夹杂的颗粒变得比较细小，分布比较均匀，因此应在此方面进行深入的研究，从而提高钢材冶金质量的均匀性和稳定性。此外还应重视改善轴承钢碳化物不均匀性的研究工高钢材冶金质量的均匀性和稳定性。此外还应重视改善轴承钢碳化物不均匀性的研究工作。作。国外主要轴承钢生产厂家在现有设备的基础上，在大生产中优化工国外主要轴承钢生产厂家在现有设备的基础上，在大生产中优化工艺，强化管理生产出超纯净的轴承钢，这点值得国内厂家借鉴艺，强化管理生产出超纯净的轴承钢，这点值得国内厂家借鉴日本山阳特殊钢公司采用日本山阳特殊钢公司采用SNRP