航空用高氮轴承钢PVIM+PESR制备与热处理工艺开发
轴承是旋转机械设备中最关键的零部件之一，其稳定可靠的运行关乎人们的生命财产安全。特别是航空轴承作为重要的承力转动部件，其运转速度快、润滑条件复杂，需经受摩擦热以及振动等严酷环境，失效概率更大。德国研发的高氮马氏体不锈钢性能优异，已广泛应用于航空航天轴承、飞机滚珠丝杠制动器等。
由于我国加压电渣重熔等加压冶金装备和关键技术的长期缺失，高氮不锈钢的研究与开发受到很大限制，与发达国家差距较大。因此，开发加压冶炼装备和关键工艺技术，研发我国航空、航天、军工等领域关键装备用高氮轴承钢迫在眉睫。
我国创新性地开发出加压感应熔炼与加压电渣重熔双联工艺（PVIM+PESR）制备高氮轴承钢的关键技术，首先利用加压感应炉冶炼目标氮含量的自耗电极母材，然后在加压电渣重熔过程中，去除钢中的杂质元素硫和夹杂物。同时，改善钢锭的疏松、成分偏析等问题。采用分阶段控制加压感应熔炼过程中的冶炼压力、浇铸压力和加压电渣重熔压力技术精确控制钢中氮含量，采用真空碳脱氧+镍镁合金、稀土复合脱氧、脱硫，避免用铝脱氧导致生成氮化铝夹杂物。同时，获得热处理工艺对高氮轴承钢组织、力学和耐腐蚀性能的影响规律。
相对于现有工艺，该制备工艺具有以下突出优势：加压感应熔炼增氮相对简单且精确可控，避免了在加压电渣重熔过程中添加Si3N4引起渣池沸腾、氮分布不均、增硅等问题，无须二次重熔；无需增氮的加压电渣重熔工艺平稳，可充分发挥加压下电渣重熔降低硫含量、改善夹杂物分布和铸锭凝固组织的优势，同时冶炼压力可大幅降低，有利于降低成本并延长设备寿命。
采用PVIM+PESR工艺成功研发出组织致密、纯净度高（氧含量低于20ppm、硫含量约10ppm）、低偏析、性能优异的高氮轴承钢原型材料。通过合适的热处理工艺，高氮轴承钢中析出相细小、弥散，无粗大共晶碳化物，力学性能和耐腐蚀性能优异。该工艺制备的高氮轴承钢可替代目前采用的高碳铬不锈轴承钢，用于控制力矩陀螺轴承、直升机斜盘轴承、航空发动机轴承等，极大地提高轴承的服役寿命，规模化应用后能满足我国高端装备制造业急需，大量替代进口，对我国特殊钢行业转型与升级具有重要的引领和示范作用。
