高端轴承钢依赖进口，我国轴承行业如何突破困境？

高端轴承钢

轴承，作为每个接触过机械的人都一定熟悉的，它支撑着机械旋转体，降低其摩擦系数，保证其旋转精度。在一些特殊领域，机械的运行对轴承的精度、性能、寿命和可靠性提出了很高的要求。所以，为了使轴承满足这些要求，其材料是决定性因素之一。然而，高端轴承用钢材几乎全部依赖进口。目前，世界轴承巨头美国铁姆肯公司和瑞典SKF几乎垄断了全球高端轴承钢的研发、制造和销售。

高端轴承的作用及难点

轴承作为机械设备中不可缺少的核心部件，支撑着机械旋转体，降低其摩擦系数，保证其旋转精度。无论飞机、汽车、高铁，还是高精度机床、仪器仪表，都需要轴承。这对其精度、性能、寿命和可靠性提出了很高的要求。在发动机中，轴承一直在“炼狱”中工作。它不仅要长期以每分钟数万转的速度运行，还要承受各种形式的应力挤压、摩擦和超高温。这对轴承的精度、性能、寿命和可靠性提出了很高的要求，而决定这四点的关键因素在于其材料。

遗憾的是，虽然我国的制轴技术接近世界顶尖水平，但材料，也就是高端轴承所用的钢材，却几乎完全依赖进口。

高端轴承钢的研发、制造和销售基本被世界轴承巨头美国铁姆肯公司和瑞典SKF垄断。过去几年，他们在山东烟台、济南建立基地，从中国采购低端材料，用自己的核心技术制造高端轴承，以十倍的价格销往中国市场。在炼钢过程中添加稀土，可以让原本优质的钢材“更强”。但如何添加却是世界轴承巨头的核心秘密。

高端轴承钢的发展

滚动轴承的四大部件中，除保持架外，内外圈及滚动体（钢球、滚子或滚针）均由轴承钢组成，轴承钢被誉为“钢中之王” ，是钢铁生产中要求最高的钢种。

轴承钢的种类也很多，根据使用要求的不同，其化学成分也不同。其中高碳铬轴承钢占很大比例，是制造轴承及轴承零件最常用的钢种。

轴承钢的质量主要取决于以下四个因素：一是钢中夹杂物的含量、形状、分布和尺寸；二是钢中碳化物的含量、形状、分布和尺寸；第三，钢材的中心气孔和收缩率。孔和中心偏析；第四，轴承钢产品性能的一致性。这四个因素可以概括为纯度和均匀度指标。

其中，纯度要求材料中的夹杂物尽可能小。纯度的好坏直接影响轴承的疲劳寿命；而均匀性则要求材料中的夹杂物、碳化物颗粒细小、分散，这会对轴承产生影响。制造过程中热处理后的变形和结构均匀性。

高端轴承钢碳化物组织均匀细小，热处理后碳化物分布均匀细小

要提高轴承钢的纯净度，首先要做的就是控制钢中的氧含量。在炼钢中，ppm（百万分之一）用作氧含量的单位。一般来说，8ppm的钢就算好的了。钢，而高端轴承需要 5 ppm 的顶级钢。另外，钢中残留的钛等有害元素易形成角状夹杂物，造成局部应力集中和疲劳裂纹，应避免。

目前，随着高纯净钢冶炼平台系统的完善，轴承钢的纯净度得到了很大提高，夹杂物水平得到了有效控制。国外发达国家钢中氧含量已控制在5ppm以下，因此钢中氧含量得到了很大提高。碳化物的含量、分布和尺寸已逐渐成为制约轴承钢质量的主要因素。

如今，中国不仅能生产高端轴承钢，而且在国际市场上也打响了名气。我国轴承钢已供应瑞典、德国、日本等国家。同时，高端轴承钢的疲劳寿命已达到甚至超过日本和欧洲。同期水平。有了好钢材，下一步要解决的就是轴承的问题。高端轴承的研发涉及材料、设计、轴承制造装备、高精度加工、检验测试等一系列技术问题，还需要接触力学、润滑理论、摩擦学等的支持科学、疲劳与损伤、热处理与材料结构等基础研究和跨学科研究，高端轴承技术极其复杂，掌握难度很大。

目前，国产轴承与进口高端轴承相比，在精度、轴承振动、噪声和异响、可靠性、高速性能等方面还存在一定差距。

航空钢

超高强度钢是一种合金钢，用于制造能够承受更高应力的结构件。一般屈服强度大于1180MPa，抗拉强度大于1380MPa。这类钢一般具有足够的韧性、较高的比强度和屈强比，以及良好的焊接性和成形性。主要应用于航空制造行业，飞机起落架的材料基本都是300M超高强钢！

飞机起落架是支撑飞机的唯一部件。尤其是在着陆阶段，它所承载的载荷不仅来自机身的重量，还有飞机巨大的垂直动量。因此，起落架的材料强度必须非常优异，而这只有依靠特殊钢材才能实现。目前，美国应用最广泛的钢材是300M钢。该材料采用真空热处理技术，避免氢渗透，零件表面光亮，无氧化脱碳、渗碳、晶界氧化等缺陷，提高表面质量。国内用于生产起落架的超高强钢有时会出现点缺陷、硫化物夹杂、晶粒粗大、内部裂纹、热处理氢化等问题。这些问题都与冶炼过程中纯度不够有关。因此，我国在高纯冶炼技术方面与美国相比还存在较大差距，还有很大的提升空间。

2018年，中国宝钢特钢有限公司在上届上海航展上展出了该公司研发生产的300M超高强钢。这对于C919及后续机型来说是至关重要的好消息。这一信息的出现，不仅意味着300M超高强钢在国内需求应用中成本降低，也标志着我国真正打破了西方对300M超高强钢的垄断。这也说明我们国产大飞机有了自己的“脚”，这让我们国产大飞机距离真正国产又近了一步！

不过，今年2月16日有消息称，美国政府正在考虑禁止出口LEAP-1C大涵道涡扇发动机。报道指出，此举意在封锁C919客机，让C919客机没有可用的发动机。这极有可能意味着C919客机将陷入困境，甚至C919大飞机的生命也将走到尽头。甚至有人说，C919客机将重蹈运十的覆辙。

高强度不锈钢和奥氏体不锈钢

高强度不锈钢

火箭发动机所用钢材需要具备多种性能，其中高强度是必须满足的重要指标。然而不锈钢的强度和防锈性能是一对难以兼得的矛盾。如果火箭发动机材料严重生锈，将会产生很大的影响。完全依靠材料本身来同时实现高强度和防锈性能是一个世界性难题。如今，我国的航空航天材料大部分采用的是20世纪60年代、1970年代使用的国外材料。发达国家在生产过程中会严格控制杂质含量。如果纯度不符合标准，就会重新出售。但国内厂商往往缺乏这种严格的控制。方式。

奥氏体不锈钢

316H奥氏体不锈钢已成为核电设备的“卡脖子”材料。 2019年1月1日，鞍山钢铁集团相关领导组织召开316H奥氏体不锈钢生产动员大会，将发展316H奥氏体不锈钢确定为鞍山钢铁的“一号工程”。 1 个项目。”面对国家需求，鞍钢核电钢铁项目组结合合同全面承担了项目研发、生产供应任务。为克服不锈钢研发生产经验少、涉及产品单位多、工艺复杂、技术指标要求严格等诸多不利因素，我们充分发挥集团公司优势，依托鞍钢联众、鞍钢铸造中钢股份与鞍钢股份建立了适合该钢的生产工艺路线，并成功实现了产品开发和首批合同供货。

近日，鞍钢成功为第四代核电600MW示范快堆项目开发316H奥氏体不锈钢产品并完成首批合同供货，从头解决了该产品的“卡脖子”问题。鞍钢也因此成为全球唯一一家完全依靠自有设备生产该产品的企业。

随着世界各国经济发展和环境恶化的压力，核电建设和核能利用成为未来10至20年的重点。我国核电开发建设取得重大进展。第三代核电技术达到世界先进水平，第四代核电技术达到国际领先水平。其中，第四代核电600MW示范快堆项目引领行业发展，代表核能发展方向，具有极其重要的战略意义。

铣刀

随着近年来我国高铁的快速建设，钢轨维护问题日益引起行业专家的担忧。如果维护不到位，不仅会损害生命周期，而且还会存在较高的风险和隐患。我国自主研发的双动力电驱动铣磨维护机器人设备——被誉为钢轨“急救车”的铣磨车，可以为钢轨“保驾护航”。但铣磨车的核心部件铣刀仍需从国外进口。铣刀的材质为超硬合金材料。我们已经知道金属成分，但我们只是不知道如何配比和合成它们。

由于建造钢轨所用的材料极其坚固，这决定了它的强度，因此在制造时只能用铣刀进行抛光，当变形时也只能用铣刀进行矫正。迄今为止，德国和奥地利是世界上仅有的拥有铣刀制造技术的国家，整个欧洲的铁路维修也被它们垄断。虽然我国正在不断研究铣刀制造技术。但迄今为止，还没有任何突破。每次钢轨保养的提高，都少不了铣刀。每次提到铣刀，国内专家都束手无策。近年来，我国加大了对该项目的研究力度。成都刀具研究所目前已经摸索出了可行的解决方案，理论上可以有效提高铣刀的强度，预计今年年底形成我国的铣刀技术。

合金粉末制品

我国合金粉末产品品种仍不足，中低端产品产能过剩与高端、高档金属粉末依赖进口的矛盾日益突出。特别是粉末高温合金和粉末高速钢目前应用于现代航空航天发动机、航天器和火箭发动机中的关键热端部件材料（如涡轮叶片、导向叶片、涡轮盘、燃烧室等），以及船舶和工业燃气轮机。基本依赖进口，“卡脖子”问题日益突出。

粉末高温合金是现代高性能航空航天发动机涡轮盘等关键部件的必备材料。与美国、欧洲、俄罗斯等航空强国相比，我国民航发动机才刚刚起步，军用航空发动机才勉强交付。国产涡轮盘的寿命只有400小时（国际上寿命长达2万小时），与国外存在巨大的技术差距。

真空雾化高温合金粉末

对于粉末高速钢来说，其良好的组织均匀性和无碳化物偏析，弥补了普通高速钢的固有缺陷，使钢的质量和性能得到全面提高。但目前国内尚无大规模生产的大型企业和研发人员，年进口量在2万吨左右。

钢矿石

中国的钢铁产量超过世界各国总产量的总和，占比超过51%。但我国铁矿石资源并不多，主要依赖进口。最优质的铁矿石来自两个国家，一是澳大利亚，二是巴西。澳大利亚铁矿石年产量占世界的80%。然而，自从我国进入钢铁市场以来，铁矿石价格一路飙升，我国钢铁行业成本飙升。

据了解，三井物产株式会社是日本三井财团的核心企业。三井物产的成员包括新日铁等大型钢铁公司和丰田汽车等钢铁产品大用户。中国的宝山钢铁甚至与三井有着密切的关系。力拓、必和必拓、淡水河谷是世界三大铁矿石巨头，三井物产与它们都建立了联合经营关系，对这些公司的经营决策有很大影响。因此，如果日本控股“三大矿山”，铁矿石价格就会上涨，“三大矿山”就会盈利，日本也会分到一杯羹。因此，无论铁矿石价格如何，日本都会稳定获利。而我国的钢铁企业将会遭受损失。

值得庆幸的是，经过几十年的发展，我国钢铁企业在铁矿石定价中也发挥了决定性作用。研究认为，我国海外建设优质铁矿石项目不仅可以提升我国钢铁行业在成本、环保等方面的竞争力，还能带来税收、就业、人才培训、基础设施建设等方面的效益。项目所在国的社会和经济发展。为双方带来实实在在的利益，实现互利共赢。

本文引用的几种钢铁产品和芯片一样，都是我国必须掌握的核心技术。虽然追赶的路还很长，但在内经济循环为主的环境下，我相信在可预见的未来，中国完全有能力赶上世界先进水平。

参考：

[1]网络、资料

[2]SXD微型轴承《征服轴承钢，中国高端轴承终于不再受制于人！》 》

[3]中国宝钢特钢

[4]中国新闻网《鞍钢发展第四代核电快堆项目用316H不锈钢》

[5]新材料在线《立志“材料报国”，他要解决合金粉末诸多“卡壳”问题》

结尾