D0I:10.13374/i.issnl00103.2009.s1.010 第31卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.31 Suppl.1 2009年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2009 轴承钢中TN夹杂物析出的控制 曾新光 东北特殊钢集团有限责任公司技术中心，大连116031 摘要通过对轴承钢中TN夹杂析出的理论分析，得到不同凝固率下TN夹杂析出溶解度饱和线，据此提出防止TiN夹杂 析出的[T]、[N]控制范围，同时提出了生产过程中[Ti]、[N]的控制措施 关键词轴承钢：TN:凝固偏析比：凝固率：保护浇注 Control of TiN inclusion precipitation in bearing steel ZENG Xin-guang Technology Center.Dongbei Special Steel Group Co.Ltd..Dalian 116031.China ABSTRACI Based on the theoretical analysis of TiN inclusion precipitation in bearing steel.the saturation solubility curves of TiN inclusion precipitation under different solidification rates was calculated.The control range for [Ti]and [N]is proposed to prevent TiN inclusion precipitation,and control measures for [Ti]and [N]are raised in the production process. KEY WORDS bearing steel:TiN:solidification segregation;solidification rate:protective casting 轴承材料性能要求具有高疲劳寿命，轴承的疲 劳寿命与钢的纯净度密切相关，特别是钢中脆性氧 1热力学分析 化物夹杂和点状不变形夹杂对轴承材料的疲劳寿命 1.1GCr15钢液相线和固相线温度的计算 影响极大，随着纯净钢冶炼技术的发展，钢的纯净 GCrl5钢主要成分见表1，理论液相线和固相 度大大提高，使得这类夹杂物的影响程度逐渐减弱， 线温度按式(1)计算，其中相关数据见表22)，按控 而硬度和脆性更高的TN夹杂对进一步提高轴承 制目标成分计算液相线温度和固相线温度分别为 材料的疲劳寿命的影响更为突出，同尺寸的TN夹 1453和1336℃ 杂对轴承材料疲劳寿命的影响远大于氧化物夹杂， 4=1536-∑△·0[i] 6m的氨化物夹杂对疲劳性能的危害作用与平均尺 (1) 寸为25m的氧化物相当山，本文通过对GCrl5钢 式中，△t为钢中某元素质量分数增加1%时使铁的 TiN夹杂析出的理论分析，提出防止TN夹杂析出的 熔点降低值，℃；w[i]为钢中i元素的质量分 [N]、[T]控制范围及其在生产过程中的控制措施 数，%. 表1GC15钢成分控制要求（质量分数） % 类别 C Si Mn Cr P s Al Ti 0 N 标准成分0.95~1.05 0.150.350.250.45 1.451.65 0.025 ≤0.025 ≤0.050 ≤0.0030≤0.0010 控制目标 0.98 0.25 0.30 1.50 ≤0.010 0.0030 0.020 ≤0.0015≤0.00080.0050 表2△：值表 类别 C Si Mn Cr Al Ti N 液相线△： 78 7.6 4.9 1.3 34.4 38 3.6 20 90 固相线△： 184.3 40.8 8.6 3.4 76.7 76.7 7.8 40 收稿日期：2009-09-20 作者简介：(1956一)，男，教授级高工，E-mail:zxg@dtsteel-com轴承钢中 TiN 夹杂物析出的控制 曾新光 东北特殊钢集团有限责任公司技术中心‚大连116031 摘 要 通过对轴承钢中 TiN 夹杂析出的理论分析‚得到不同凝固率下 TiN 夹杂析出溶解度饱和线‚据此提出防止 TiN 夹杂 析出的［Ti］、［N］控制范围‚同时提出了生产过程中［Ti］、［N］的控制措施． 关键词 轴承钢；TiN；凝固偏析比；凝固率；保护浇注 Control of TiN inclusion precipitation in bearing steel ZENG Xin-guang Technology Center‚Dongbei Special Steel Group Co．Ltd．‚Dalian116031‚China ABSTRACT Based on the theoretical analysis of TiN inclusion precipitation in bearing steel‚the saturation solubility curves of TiN inclusion precipitation under different solidification rates was calculated．T he control range for ［Ti］ and ［N ］ is proposed to prevent TiN inclusion precipitation‚and control measures for ［Ti］ and ［N］ are raised in the production process． KEY WORDS bearing steel；TiN；solidification segregation；solidification rate；protective casting 收稿日期：2009-09-20 作者简介：（1956—）‚男‚教授级高工‚E-mail：zxg＠dtsteel．com 轴承材料性能要求具有高疲劳寿命‚轴承的疲 劳寿命与钢的纯净度密切相关‚特别是钢中脆性氧 化物夹杂和点状不变形夹杂对轴承材料的疲劳寿命 影响极大．随着纯净钢冶炼技术的发展‚钢的纯净 度大大提高‚使得这类夹杂物的影响程度逐渐减弱‚ 而硬度和脆性更高的 TiN 夹杂对进一步提高轴承 材料的疲劳寿命的影响更为突出．同尺寸的 TiN 夹 杂对轴承材料疲劳寿命的影响远大于氧化物夹杂‚ 6μm的氮化物夹杂对疲劳性能的危害作用与平均尺 寸为25μm 的氧化物相当［1］．本文通过对 GCr15钢 TiN 夹杂析出的理论分析‚提出防止 TiN 夹杂析出的 ［N］、［Ti］控制范围及其在生产过程中的控制措施． 1 热力学分析 1∙1 GCr15钢液相线和固相线温度的计算 GCr15钢主要成分见表1‚理论液相线和固相 线温度按式（1）计算‚其中相关数据见表2［2］‚按控 制目标成分计算液相线温度和固相线温度分别为 1453和1336℃． t＝1536— ∑Δt·w ［ i］ （1） 式中‚Δt 为钢中某元素质量分数增加1％时使铁的 熔点降低值‚℃；w ［ i ］ 为钢中 i 元素的质量分 数‚％． 表1 GC15钢成分控制要求（质量分数） ％ 类别 C Si Mn Cr P S Al Ti O N 标准成分 0∙95～1∙05 0∙15～0∙35 0∙25～0∙45 1∙45～1∙65 ≤0∙025 ≤0∙025 ≤0∙050 ≤0∙0030 ≤0∙0010 — 控制目标 0∙98 0∙25 0∙30 1∙50 ≤0∙010 ≤0∙0030 0∙020 ≤0∙0015 ≤0∙0008 ≤0∙0050 表2 Δt 值表 ℃ 类别 C Si Mn Cr P S Al Ti N 液相线Δt 78 7∙6 4∙9 1∙3 34∙4 38 3∙6 20 90 固相线Δt 184∙3 40∙8 8∙6 3∙4 76∙7 76∙7 7∙8 40 — 第31卷 增刊1 2009年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31Suppl．1 Dec．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．s1．010