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行业领域

高端装备制造产业,制造业

需求背景

轴承钢在非金属夹杂物方面要求很纯。非金属夹杂物对轴承钢的力学性能，是对接触疲劳性能有显著的影响，因而影响轴承零件的使用寿命。
轴承钢中的非金属夹杂物来源于原材料、脱氧产物、熔渣和耐火材料，以及出钢和浇铸过程中的二次氧化物。在轴承钢中发现的夹杂物按其来源可分为两大类，外来夹杂物和内生夹杂物。外来夹杂物包括未被排出存在于钢中的炉渣、耐火材料、模内保护渣，以及钢夜二次氧化物等。外来夹杂物颗粒尺寸不规律，呈多角形，成分与结构比较复杂，与钢液成分没有关系，对轴承钢的性能危害较大，一般标准中都规不允许存在。

内生夹杂物在熔炼及浇铸时产生，轴承钢的冶炼、浇铸及凝固是一个复的物理-化学过程，所生成的各种化合物是在钢液凝固前，未能上浮到钢锭表面而嵌入钢中的细小夹杂物，或者在高温时溶解在钢中，当钢液凝固过程因温度下，固溶度降低，从钢液中析出，以夹杂物存在。轴承钢中的硫化物、氧化物以及点不变形夹杂物都属于内生夹杂物。
夹杂物（包括气泡）的存在对于轴承的性能是致命的，如何全方位地精准检测，同时降低检测成本，是一个两难的技术问题。

需解决的主要技术难题

夹杂物和碳化物粒径越大、分布越不均匀，轴承使用寿命也越短。轴承钢的化学成分控制、夹杂物与碳化物的颗粒大小、分布状况与使用的冶炼工艺和冶炼质量密切相关。钢中碳化物主要来自于轴承钢中的一次液析碳化物、二次网状碳化物和三次共析碳化物。随着高洁净冶炼水平的应用，一次碳化物基本上可以消除。二次碳化物主要在过共析钢中存在，需要通过控轧控冷或低温轧制加以消除或减轻。而影响性能的三次碳化物则需要通过球化处理来加以控制，使得碳化物的颗粒细小和均匀分布。而这也导致了夹杂物和碳化物难以在常规检测中被检出。
目前常见的轴承钢中非金属夹杂物和碳化物的检验方法主要为金相法，已有相关标准对利用金相法检验轴承钢中的非 金 属 夹 杂 物 作 出 了 相 应 的 规 定，如 GB/T 18254-2002和 GB/T 10561-2005等。金相法可以检验夹杂物的类型、大小、数量、分布和形态等，但只能在材料中20 mm×10 mm 的一个平面上取样，尽管现行的GB/T 38683-2020中，规定了使用液浸式脉冲反射法纵波入射探头，可以检测直径或边长为35 mm~100 mm的轴承钢棒材中内部夹杂物，但所检验的也只是局限在几个平面上夹杂物的分布，不能代表钢材中夹杂物的立体分布情况。

希望有新的检测方法予以代替。

期望实现的主要技术目标

检测体积大，可直观地反映钢材中大颗粒夹杂物的分布情况。并且可以判断钢中非金属夹杂物的分布、大小、形态和数量等。根据结果自动计算钢材的纯净度，以进一步判断钢材是否适合制造轴承及其质量等级。

处理进度