高温不锈渗碳轴承钢发展趋势

一、为什么要发展高温不锈渗碳轴承钢

随着航空航天工业发展，对更高速喷气发动机、燃气轮机和宇航飞行器等的需要愈益迫切，对应装备的轴承的工作温度将越来越高，航空发动机向高推重比发展，国外正在研发推重比为１５～２０的航空发动机主轴轴承，中国则仍在进行１０～１２推重比的航空发动机轴承研制。

提高推重比的技术途径为提高发动机主轴转速，转速的提高要求增加轴径，以使其具有更高的抗弯与抗扭刚度，这必然使轴承所承受的ＤＮ数值提高；飞机主轴轴承的ＤＮ值在不断提高，因此，航空轴承将向更高温、更高速、高承载方向发展，这要求轴承钢应具有更高的高温硬度和耐磨性、尺寸稳定性、耐高温氧化性能和耐腐蚀性、高的抗蠕变强度和低的线膨胀系数等，以满足其长寿命和高可靠性要求。

二、什么是高温不锈渗碳轴承钢的热处理工艺

1、表面渗碳热处理高温轴承简介

渗碳轴承钢是美国滚动轴承的主打材料，CSS-42L钢作为一种渗碳高温轴承钢，经渗碳处理后，表面产生弥散碳化物和高残余应力，获得高硬度、高耐磨性，以及高抗疲劳和抗裂纹扩展性能。由于高合金材料的本性，国外在开发ＣＳＳ－４２Ｌ钢过程中，渗碳层开裂起初一直是个困扰，直到后来采用一种特殊工艺消除了渗碳后冷却过程中的开裂。

2、心部材料热处理

CSS-42Ｌ钢作为轴承钢表面要进行渗碳处理，以使得表面具有高硬度，而其也能表面不渗碳，直接进行热处理后作为超高强不锈钢或齿轮钢使用，对于这方面国内外研究报道相对较多，热处理多采用固溶处理＋（冷处理＋回火）循环２次。通过优化热处理工艺可以调控组织状态，得到高位错密度的板条马氏体、少量残余奥氏体和弥散分布的纳米级第二相组成的混合组织，其中残余奥氏体沿马氏体板条界面呈薄膜状分布。高合金含量马氏体、细小弥散析出相和高密度位错起到固溶强化、析出强化和位错强化作用，界面处残余奥氏体可以阻碍裂纹扩展，提高材料韧性。

三、高温不锈渗碳轴承钢未来发展

一种新材料要实现工程化应用，往往需要经历大量的基础研究和严 苛的工程化应用考核；CSS-42L钢及其类似钢种国内外研 究 较 少，在 航 空 发 动机轴承上应用国内外尚未见相关报道，距离在航空轴承应用还有较大差距。