制作高鐵軸承的材料就是素有“鋼中之王”稱號的軸承鋼，它是高鐵冶煉中要求最嚴格的鋼種之一。而如何鍛造出“高純凈度”和“高均勻性”的軸承鋼，將鋼中含氧量控制在最低，一直是我國鋼鐵企業面臨的難題。
運用PTR技術生產的成品
近年，西北工業大學材料學院劉東教授和其團隊研發的強力旋軋技術（PTR），打破國外巨頭技術壟斷，突破我國軸承鋼“卡脖子”技術，破解行業難題。
1. 小零件的大難題
軸承的工作環境嚴峻而復雜，不僅需要高速穩定的旋轉，而且還要承受強力的擠壓、摩擦，甚至超高溫的歷練。因而對軸承鋼的質量和可靠性提出了更為嚴苛的要求。
與傳統技術相比，PTR技術可得到更為細小彌散的碳化物
軸承鋼的質量如何提升？劉東教授告訴我們，一是內部足夠純凈，夾雜物質越少越好；二是足夠均勻，材料內的顆粒物盡量細小、彌散。
"令人遺憾的是，一直以來，我國所生產的軸承鋼質量與國際先進水平有較大差距。以夾雜物為例，國外產品夾雜物尺寸完全小于等于10μm，而國內最大粒徑達到50-52μm，大小相差五倍之多 。”
很多企業無法從國內廠家尋求到符合高使用需求的軸承鋼，不得不花高價進口。高端軸承鋼的研發、制造與銷售長期被美國、瑞典等國的軸承巨頭所壟斷，核心技術更是被嚴密封鎖。
這也就意味著，我們每制造一套產品就需要向國外買一次軸承。
2. “十年磨一劍”，難題終攻克
秉持著從“鋼鐵大國”發展為“鋼鐵強國”的夢想，劉東教授和其團隊一路走來，攻堅克難，他驕傲地告訴記者“經過我們國家幾十年的努力，氧含量、夾雜物、偏析等技術問題已經得到有效解決。
行業中最后一個老大難——‘碳化物’，也終于被我們團隊攻克！”軸承鋼屬于高碳鋼，其含碳量在所有鋼中比較高。如果碳化物分布不均勻且呈大塊狀，就會嚴重影響質量。
劉東教授解釋說“就像揉面的時候撒了一把鹽，要是面沒有揉碎揉勻，那么面里就都是又咸又硬的疙瘩。”“讓鹽更細小均勻的分布在面里”就是劉東教授和團隊追求的目標。
3. PTR技術或為汽車制造行業帶來新變革
據劉東老師介紹，中國軸承行業已形成近2000億元的行業銷售規模，而且每年以12%—15%的速度增長，但生產的軸承還是以中低端軸承和中小型軸承為主。其中汽車軸承占40%左右，強力旋軋技術的出現或將有力改變這一現狀。
較于傳統技術，PTR技術單道次晶粒細化程度高
實驗室數據顯示，運用強力旋軋（PTR）技術，晶粒尺寸由原來的50μm細化至10μm，碳化物尺寸僅為原先的1/10。首次將100年來，一直徘徊在600-700HV的GCr15軸承鋼硬度提高至900HV以上，處于世界頂尖水平。除此以外，采用該技術后軸承壽命和可靠性得到大幅度提高，平均壽命達到計算壽命的26倍，可靠性達99.9%。
目前，通過PTR技術改性后的軸承鋼已在多個項目中得到運用，完全能夠滿足高端質量要求，將該技術運用到其他材料中，也取得了非常良好的效果，運用于鈦合金和高溫合金中屬于世界首創。
“用我們的技術生產出得軸承鋼表現非常亮眼，今年，已有多家企業聯系了我們，希望我們的技術可以為汽車制造行業帶來革新。”談及未來，劉東教授充滿信心，一個嶄新而廣闊的市場正在等待挖掘。我國軸承在非常艱難的環境中殺出了一個未來，可能現在我國從工業精度來說確實比不上西方，可是隨著時間的推移我國的工業會越來越出色，從前幾年制定2025工業制造的時候我就知道，中國工業的崛起絕對不是說說而已，而是國家的大力支持。
工業并不是比一個軸承的精度，也不是比一個成功的案例，而是一整套工序下來完成的東西和配套的設備與技術，如果我國能做到像日本一樣配套流程可以完全自主，那么在未來也沒有什么顧慮了。
（來源：西北工業大學）
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卡中國脖子的幾種高端鋼鐵產品
或許有人非常不服氣，既然我們自己也能生產，為什么不用國產軸承呢？數據表明，由國外進口的軸承實際壽命為計算壽命的8倍以上，甚至可以達到30倍，可靠性大于98%，而國產軸承壽命卻為計算壽命的3倍，最高不過5倍，可靠性為96%左右。
這樣的軸承或許可以用在一些低端機械，但對于航空、高鐵等高要求的零件上，我們不得不選擇進口軸承。目前世界前十的軸承廠商中，有五家日本企業和兩家德國企業、一家美國企業，這三個國家的高端軸承也屬于世界頂尖，中國每年都需要花費十幾倍的價錢從德美日大量進口高級軸承。
但是也很無奈，別人的高端軸承振幅小、磨損率低、發熱少、質量極佳，我國巨大的工業生產需要，每年這樣的交易也讓許多資金從國人的口袋流向了外國。而外國企業的野心遠遠不及于此，美國企業甚至到山東建廠，從中國采購低端材質，運用技術做成高端軸承后以十倍價錢轉手賣給中國。
作為機械設備中不可或缺的核心零部件，軸承支撐機械旋轉體，降低其摩擦系數，并保證其回轉精度。無論飛機、汽車、高鐵，還是高精密機床、儀器儀表，都需要軸承。這就對其精度、性能、壽命和可靠性提出了高要求。而在發動機中，軸承一直在“煉獄”中工作，它不僅要以每分鐘上萬轉的速度長時間高速運轉，還要承受著各種形式的應力擠壓、摩擦與超高溫。這對軸承的精度、性能、壽命和可靠性提出了高要求，而決定這四點的關鍵因素，在于其材質。
遺憾的是，雖然我國的制軸工藝已經接近世界頂尖水平，但材質也就是高端軸承用鋼幾乎全部依賴進口。
在滾動軸承的四大組成部分中，除保持器外，內、外套圈、滾動體（滾珠、滾柱或滾針）都是由軸承鋼組成，而軸承鋼素有“鋼中之王”的稱號，是鋼鐵生產中要求最嚴的鋼種。
軸承鋼也有很多種類，根據使用要求的不同，化學成分也不相同，其中高碳鉻軸承鋼占很大的比例，是制造軸承和軸承零件最常用鋼種。
軸承鋼的質量主要取決于以下四個因素：一是鋼中的夾雜物含量、形態、分布和大小；二是鋼中的碳化物含量、形態、分布和大小；三是鋼中的中心疏松縮孔和中心偏析；四是軸承鋼產品性能的一致性。這四個因素可以歸納為純凈度和均勻性指標。
其中，純凈度要求材料中的夾雜物盡量少，純凈度的好壞對軸承的疲勞壽命有直接影響；而均勻性則要求材料中的夾雜物和碳化物顆粒細小、彌散，這會影響到軸承制造中熱處理后的變形、組織均勻性等。
高端軸承鋼中均勻細小的碳化物組織和熱處理后均勻分布的細小碳化物
提高軸承鋼的純凈度，首先要做的就是控制鋼中的氧含量，煉鋼中用ppm（每百萬分之一）來作為氧含量的單位，一般來說8個ppm的鋼就屬于好鋼，而高端軸承所需要的則是5個ppm的頂級鋼。
目前國產軸承，相比于進口高端軸承，在精度、軸承振動、噪聲與異音、可靠性、高速性能方面還有一定差距。
超高強度鋼是用于制造承受較高應力結構件的一類合金鋼。一般屈服強度大于1180MPa，抗拉強度大于1380MPa，這類鋼一般具有足夠的韌性及較高的比強度和屈強比，還有良好的焊接性和成形性。主要應用航空制造產業，而飛機起落架的制作材料，基本上都是300M超高強度鋼！
不過今年2月16日報道稱：美國政府考慮禁止LEAP-1C大涵道渦扇發動機出口，報道內容指出此舉意在封殺C919客機，讓C919客機沒有發動機可用。這極有可能意味著C919客機被卡脖子，甚至C919大飛機的生命將走向終結，更有甚者稱：C919客機將重蹈運10的覆轍。
用于火箭發動機的鋼材需具備多種特性，其中高強度是必須滿足的重要指標。完全依靠材料自身實現高強度和防銹性能兼備，這是世界性難題。現在，我國航天材料大多用的是國外上世紀六七十年代用的材料，發達國家在生產過程中會嚴格控制雜質含量，如果純度不達標，便重新回爐，但國內廠家往往缺乏這種嚴謹的態度。
316H奧氏體不銹鋼已不折不扣地成為核電裝備“卡脖子”材料。
日前，鞍鋼成功實現四代核電600MW示范快堆項目316H奧氏體不銹鋼產品開發，并完成首批合同供貨，解決了該產品從無到有的“卡脖子”難題。鞍鋼因此成為全球唯一一家全部依靠自身裝備生產該產品的企業。
目前為止，德國和奧地利是世界上唯一擁有銑刀制作技術的國家，整個歐洲的鋼軌維護也是被他們壟斷，而我國雖然在不停地研究銑刀的制作技術。但是至今仍未有任何突破，每次提高鋼軌的保養，必定少不了銑刀，而每次提到銑刀都讓國內的專家們無可奈何。
最近今年內，我國已經在加緊對這一項目的攻關，理論上能夠有效提高銑刀的強度，有望在今年年底形成中國的銑刀技術。
我國合金粉末產品品種依然不足，中低端產品產能過剩和高端、高品位金屬粉末依賴進口的矛盾日漸突出。尤其是粉末高溫合金和粉末高速鋼，目前應用于現代航空發動機、航天器和火箭發動機以及艦船和工業燃氣輪機的關鍵熱端部件材料（如渦輪葉片、導向器葉片、渦輪盤、燃燒室等）基本依賴進口，“卡脖子”問題日益突出。
真空霧化高溫合金粉末
中國的鋼鐵產量超過了世界所有國家的總產量之和，占比超過51%。但是我國鐵礦資源并不多，主要還是依賴進口。
其中最優質的鐵礦石來自兩個國家，一個是澳大利亞，一個是巴西，其中澳大利亞每年的鐵礦石產量占全球的80%。但自從我國進入鋼鐵市場之后，鐵礦價格一路飆升，我國鋼鐵行業的成本一路飆升。
本文舉例的幾種鋼鐵產品與芯片一樣，都是我國必須要掌握的核心技術。雖然仍有不小的距離需要追趕，但是以經濟內循環為主的大環境下，在可預見的將來，相信中國完全有能力趕上世界先進水平。
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