G20CrNiMoA渗碳轴承钢生产工艺的探讨

刘如颐宫纱

G20CrNi2MoA渗碳轴承钢是优质低碳合金钢，它具有切削、冷加工性能良好、耐冲击、渗碳后耐磨、接触疲劳寿命高等优点。采用G20CrNiMoA渗碳轴承钢制造的轴承，除表面具有高的硬度、耐磨、高的疲劳强度、良好的尺寸稳定性外，轴承内部还具有高的韧性，广泛用于制造承受冲击较大的轴承，如轧机、重型车辆、铁路机车等。美国渗碳轴承钢产量达到轴承钢总产量的30%，日本为10～15%，而我国还不到5%，用G20CrNiMoA钢制造的货车轴承，每年的需求量约为130万套，用钢15万t左右，渗碳轴承钢在我国存在着巨大的潜在市场及发展前景。

攀长钢公司的科研人员针对渗碳轴承钢G20CrNiMoA采用“电炉+真空处理+电渣“生产试制的工艺中如何控制钢中的[O]、高倍夹杂及碳化物带状组织等问题进行了生产工艺的探讨。

（1）因G20CrNi2MoA钢属低碳钢，技术标准成品碳规格为0.17～0.23%，考虑到铁合金含碳量及成品碳含量，在EBT偏心炉中需将终点碳控制在0.06～0.10%之间，钢液经过氧化后，属强氧化性质，其含氧量远远大于C-O平衡时的氧含量，尤其是碳含量越低，钢液中氧含量就越高，因此采取合理的脱氧制度非常重要，本钢种在脱氧时主要从EBT炉预脱氧，LF炉脱氧及VD炉终脱氧综合考虑。

（2）G20CrNi2MoA钢标准中，Al是合金元素，在实际生产中，Al是作为脱氧剂加入。在实际生产控制中分二步对钢液进行Al处理，第一步，在EBT出钢过程中，为了搞好预脱氧及减轻LF炉的脱氧压力，在出钢约1/3时间向钢包中加入脱氧剂Al块（1kg/t钢液），第二步，在对钢液进行真空处理前，为了确保该钢成品化学成分Al含量符合标准要求及氧含量小于30ppm，在抽空前按2m/t钢液进行了喂Al线操作。

（3）钢液中的硫被视为有害元素，导致钢产生热脆，影响钢的机械性能。因此，在还原渣流动性良好的前提下，适当提高渣中（CaO）含量，保证渣料配比为6∶1∶1，保持还原渣碱度在2.8～3.5之间，在1600℃以上进行精炼，可以保证钢液脱硫到0.010%以下，从而可确保该钢硫化物夹杂达到更低的水平。

（4）尽管在炼钢时已将钢中氧含量降到很低状态，但在浇注时还是要采用Ar气保护，防止二次氧化。

（5）在轧钢厂轧制时采用了轧后强风并喷水雾快冷的方式，其碳化物带状达到了0.5级和1级的水平，达到了预期的效果。为解决末端淬透性值偏下限的问题是将影响钢的淬透性元素C、Cr、Mn等控制在中上限，尤其是C要控制在0.20～0.22%为宜。

设计的工艺路线为：EF+LF+VD（+电渣）→825初轧机轧制开坯→新连轧成材（或303成材）。根据铁路认证中心的需要，浇注成1.1t电极棒，在特冶车间重熔成φ550电渣锭，由轧钢厂大型材车间进行开坯150方和轧制大型材（φ120mm），在特冶中心轧钢车间和轧钢厂中小型车间轧制（φ80mm）成成品。对成品进行力学性能检验、高倍检验。

目前按照其工艺生产的G20CrNiMoA化学成分、力学性能、非金属夹杂物等各项技术指标，达到了铁路轴承钢规定技术的要求，并经用户进行加工、检验，完全满足铁路轴承钢的要求，且通过铁路认证中心（CRCC）的资质认证，2009年通过复查。同时，G20CrNiMoA在轧材碳化物带状组织的控制与目前国内其它企业（西宁等）相比是达到最好的。