軋後超快速冷卻如何大幅度提高軸承鋼質量
軸承是機械設備的重要組成部分。 軸承的質量在一定程度上製約著國民經濟、國防建設和科技現代化的速度和進步，軸承鋼生產技術的進步直接影響軸承工業的發展，工業發達國家高度重視軸承鋼產品質量的研究。
為提高軸承鋼的質量，保證其具有較高的疲勞強度、抗壓強度、表面硬度和良好的使用壽命，必須提高鋼的純度和鋼中碳化物的均勻性，主要是鋼中的夾雜物。材料。 含量、夾雜物種類和含氣量； 而碳化物的形狀、大小和分佈的均勻性是衡量軸承鋼產品質量的另一個重要指標。
在熱軋後的冷卻過程中，形成的二次碳化物對軸承鋼的性能有重要影響。 因此，要求軸承鋼中的網狀碳化物必須小於2.5。 過多的網狀碳化物會帶來嚴重的後果：
- 在成品的後續淬火中，不能完全消除。
- 軸承鋼中保留的網狀碳化物顯著增加了零件的脆性，降低了承受衝擊載荷的能力。
- 在動載荷作用下，零件容易沿晶界斷裂。
- 增加淬火開裂傾向。
目前我國主要採用低溫軋製工藝控制軸承鋼網狀碳化物的析出，然後輔以一定的冷卻速度。 然而，這個過程取決於軋機的能力，並且在精軋前需要足夠的受控冷卻能力。 水冷後，在最終軋製前有足夠的等溫空間。 在連軋生產線上，實現了低溫軋製。 由於現有冷卻設備冷卻能力不足，溫度難以準確控制，尤其是Ф30mm以上的大規格棒材，產品質量不穩定，網狀碳化物析出嚴重。
為提高各種規格軸承鋼的產品質量，減少軸承鋼生產對軋機等設備的嚴重依賴，東北大學軋製技術與連軋自動化國家重點實驗室（RAL）承擔了推出軸承鋼棒材超快冷卻技術。 對碳化物的析出條件和連續冷卻過程中的相變進行了研究工作。
軸承鋼組織的顯微硬度和珠光體片層間距受軋後冷卻速度的影響。 隨著熱軋後冷卻速度的增加，珠光體片間距減小而顯微硬度值增大，較小的片間距對下一次球化退火非常有利。
控制原理是在過冷奧氏體連續冷卻過程中，在貧碳區和富碳區不可避免地會出現奧氏體。 一旦滿足成核條件，在貧碳區構造鐵素體，在富碳區也構造滲碳體。 兩者同時同步，共析與共生，形成珠光體晶核（鐵素體+滲碳體），同時其他部位產生新的晶核並不斷長大。 珠光體形成時，縱向生長是指滲碳體和鐵素體片同時不斷向奧氏體延伸，而橫向生長是指滲碳體和鐵素體片交替堆積增加。
提高變形後的連續冷卻速度將起到細化奧氏體晶粒的作用。 奧氏體晶粒的大小對珠光體片層間距沒有明顯影響，但會影響珠光體球團的尺寸。 奧氏體晶粒細小，單位體積晶界面積增大，促進珠光體形核。 如果珠光體的形核點數增加，珠光體球團的直徑就會減小。
超快速冷卻技術應用於軸承鋼網狀碳化物控制，使軸承鋼在軋製後快速通過碳化物析出強的區域，可顯著減少或避免二次碳化物沿晶界析出。
採用有限元方法對不同規格軸承鋼軋製後超快速冷卻過程的溫度場進行模擬分析，確定合理的冷卻工藝路線。 在此基礎上設計了軸承鋼棒材超快速冷卻裝置及相關控制系統。
根據超快冷工藝要求，結合實際生產條件，設計了滿足軸承鋼軋後超快冷工藝要求的冷卻設備，開發了自動控制系統，並建立了完整的數學模型。建立模型，使軸承鋼的溫度控制精度和冷卻均勻性得到極大提高
超快冷技術生產的軸承鋼規格主要為Ф15.3mm~Ф60mm。 Ф30mm以下、2.0級以下軸承鋼網碳化物合格率從10%左右提高到100%； 對於Ф30mm~Ф60mm軸承鋼網碳化物，從2.5~4提高到2.0。 以下通過率95%以上。 對於Ф60mm~Ф120mm的軸承鋼，超快速冷卻後的表面划痕得到明顯改善。
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