作为世界钢产量第一的大国，中国轴承钢还会被卡脖子吗？中科院已经把轴承钢冶炼作为跟光刻机一样的卡脖子技术来对待，中国轴承钢真就那么不堪一击吗？我是东城观星，用心解读那些卡脖子的技术，欢迎关注。
一、轴承钢是钢铁之王，特种钢里的硬汉
轴承钢，被称为钢铁之王，几乎是所有钢铁中最难生产的钢。为什么这么说呢，因为轴承的特殊工作环境，要求制作轴承的钢必须能承受极端的蹂躏才行。高端轴承钢必须能承受特别强的压力才行，有多强呢？1500 MPa -5000MPa，也就是15000到50000个大气压。2020年，中国“奋斗号”潜水器坐底万米深的马里亚纳海沟，承受压强大概是1000个大气压，这个压强曾经把潜水器上19厘米厚的玻璃给压出了裂痕。一般的铁球能承受两千多个大气压而不变形，但是面对15000-50000个大气压强，能不变形的钢球是极少的。轴承钢绝对是钢铁中的硬汉！
只能承受强大的压力还不够，还得承受转动带来的剪切力。轴承是需要转动的，而且很多轴承是高速转动的。两只手用力握在一起，手没有太大的损失，但如果两只紧紧握在一起的手再不断相互揉搓呢？恐怕很快会磨出水泡来吧？承受很大压力的轴承钢，还要面临高速的转动，意味着非常容易受伤。不仅表面容易受伤，一旦钢铁内部有一些瑕疵，很容易在使用的过程中产生内伤。就好比跑步的时候，脚掌里面长了一个小疙瘩，一碰就疼的那种小疙瘩，那种感觉不知道多少人经历过。
此外，仅仅能承受压力和高速转动还远远不够，还要能长时间承受这样的环境，也就是说寿命得足够长。不知道大家有没有见过这样的场景，大街上行走着一辆三轮摩托车，车轱辘就像喝醉酒一样来回晃荡。但是高档轿车却很少有这样的状态，因为高档轿车的轴承能保障行驶50万公里不出故障。而普通国产汽车轴承性能就会差一些，只能承受10万公里。长寿命的轴承，需要用特殊的轴承钢来制造。没有合格的轴承钢，轴承生产工艺再精良，也保证不了寿命。
所以说，轴承对钢铁质量的要求是极高的。
二、高档轴承钢主要看两个指标
高档轴承钢要想获得上面的那些性能，秘诀总结起来一共两条，一是要足够洁净，二是要足够均匀。
这里所说的洁净，可不是说要把轴承表面擦干净。而是要让整个轴承钢内部的有害元素越少越好。有一句话，你可能不相信，地球上每一滴海水里都有90多种元素，也有人说地球上每一粒沙子都有90多种元素。之所以有人敢这么说，是因为世界万物倾向于混合而不是分离，倾向于混乱而不是倾向于整洁，其中的动力就是熵。
有人说了，那你怎么就这么确定沙子里面有黄金啊？两个理由，第一个理由通过仪器可以检测到沙子里的黄金；第二个理由，1mol背后的数字太大，足以容纳所有的元素。假设一粒沙子1mg，用金元素的地壳平均含量进行计算，这粒沙子里大概有50多亿个金原子。如果一粒沙子里金原子都有这么多的话，其它原子是不是也不会太少呢？也有人问，怎么没有人从大海里提炼黄金啊，也没有人从沙子里提炼黄金呀？别急，原因只有一个，沙子和海洋里的黄金含量太少，提炼成本太高。50亿个金原子，并不多，换算过来大概相当于一吨沙子里只有2mg左右的黄金，一千吨沙子里才有两克黄金。
回过头来再说轴承钢，不管用什么原料来冶炼轴承钢，里面的杂质元素都是非常多的，连金元素都有，更何况其他的。就像我在稀土钢视频里提到的，把杂质元素加进去很容易，但要把它们都拿出来，却非常困难。除了那些少到可以忽略不计的元素以外，对最终成型的轴承钢有害的元素有铝、镁、钛、氧、硫等元素。其中害处最大的就是氧和硫元素，它们可以跟金属形成化合物，比如氧化铝等，这些化合物最终跟金属格格不入，好似钢铁中的暗疮。必须尽可能去除这些有害元素。
就以氧为例，高档轴承钢要求氧含量低于百万分之五。我们知道空气中有20%左右的氧气，为了让轴承钢中氧含量足够低，必须得给冶金炉抽真空。想想看，给一个啤酒瓶抽真空并不难，但要想给一个高温炼钢炉抽真空，那个难度恐怕不小吧？更何况是要保障整个铸造流程处于真空环境，难度之大可想而知。这还不算完，如果说把氧气抽走还算简单的话，怎样从铁水里面把同样是金属的铝镁钛等元素给去除呢？高档轴承钢要求最终钛元素的含量要低于十万分之一，这比去除氧气还难。如果钛元素去不干净，会跟氮元素结合形成钢铁内部的硬伤。
保障成分干净，只是打造高档轴承钢的第一步，接下来还要让钢的内部足够均匀。不管前面的冶炼多么的精细，最终的成品里面必然还是有很多夹杂物，除了本来就不希望有或越少越好的那些杂质以外，还有钢铁里面必不可少的碳化物等，这些夹杂物在钢铁中颗粒越小越好、形状越圆越好、分布越均匀越好，这是保证轴承钢性能和寿命的必要参数。
为了保障这一点，就要求严格控制好轧制流程和退火、回火的温度，这些都是钢厂长期经验的结晶。高档轴承钢的制作流程是保密的，我无法详细介绍。总之，轴承钢的整个轧制过程就是要让钢内部的所有夹杂物颗粒越小越好，分布越均匀越好。这样的钢，才能最终承受十多年的蹂躏而不受伤。这样的工艺，最早只掌握在日本、德国、瑞典等国的少数工厂手里面。后来，中国的公司慢慢也掌握了。
三、国产轴承钢已经取得突破
中国生产轴承钢最有名的公司是兴澄特钢和大冶特钢。这两家钢厂，专注于高附加值的特种钢生产，在轴承钢领域全国领先。不仅全国领先，其轴承钢销量也是全世界最高的。不仅在国内占据主要的市场，而且销往日本、德国这样的地方，得到了一流轴承生产厂家的认可。他们的产品，被用来生产高档轿车、高铁、风电、盾构机的轴承，质量已经足够可靠。而且这两家企业的轴承钢产销量在世界范围内都是名列前茅的，可以说供应着美日欧的轴承企业。
因为有了他们的努力，国内轴承企业也能获得可靠的轴承钢原材料了，正在研制卡脖子的高铁轴承、风电轴承以及盾构机的轴承。据报道，河南洛轴已经研发出了可靠的高铁轴承，有望打破国外的垄断。但这个轴承的具体参数细节目前还没有曝光，不知什么时候可以大规模量产。此外，国内轴承企业利用国产轴承钢已经研发出了国产盾构机主轴承。可以说是硕果累累。
四、国产轴承钢依然有短板
很多朋友是不是有点热血沸腾了，原来我们已经搞定高端轴承钢了啊!那还担心什么啊？别急，我们搞定的轴承钢，只是高端轴承钢的一两种。距离全面摆脱轴承钢卡脖子，还有很长的路要走。
前面提到的轴承钢，如果算是普通轴承钢的话，还有很多专用轴承钢，是我国的短板。比如耐高温的轴承钢，前面的轴承钢不能超过150℃，否则性能无法保障。但现代的飞机发动机轴承至少也得能承受几百摄氏度的温度才行。传统轴承钢无能为力，必须研发耐高温的轴承钢，这个军迷们应该有感受。美国的飞机发动机寿命是最长的，俄罗斯的飞机发动机就差一些，我国的飞机发动机还处于摸索阶段。国外正在研制推重比达到15-20的发动机轴承，国内还在研制推重比10-12的轴承。在航空航天用的轴承钢方面，最新的发展方向是不仅要考虑结实耐用，还要考虑降低密度减轻重量，这是国外研发的热点，也是国内努力的方向。
此外，还有不锈轴承钢、耐腐蚀轴承钢、抗磁轴承钢等等，很多特殊领域应用的轴承钢需要关注和攻克。可以说，研制一种轴承钢并不难，难在怎样精益求精地提高轴承钢的质量和使用寿命。国内在这方面的研发经验比较欠缺，不是下定决心就能很快研发出来的。需要大量使用数据的积累，对将来可能面临的问题有一个充分地了解，不断改进产品质量，才能最终生产出高质量的产品出来。
国内轴承企业实力相对较弱，手头的轴承使用数据有限，不能很好地反馈给轴承钢生产企业，帮助他们快速提高产品质量。要想提高起来，就得尽快用起来，通过不断使用，才能不断发现问题解决问题。
此外，国内虽然已经能够生产一部分高端轴承钢了，但是由于国内关于轴承钢的质量标准还不够完善和细化，相对于国外来说还有一定的差距。国内轴承钢企业目前只能自己向国外标准看齐，努力提高自己的产品质量。将来，必须努力提高国内关于轴承钢的质量标准，把所有影响轴承性能的指标都划定明确的界限和等级，让轴承钢能按照标准划分成更多更细的质量等级，不同等级的产品适用于不同用途。既不要小马拉大车，也不能大炮打蚊子。
同时，还要完善检测手段，能够有效地考察轴承钢产品的质量，准确判断产品的等级，减少残次品进入市场带来不必要的损失。
此外，不管是兴澄特钢、大冶特钢还是其他特种钢铁企业，专业的钢铁冶炼设备还都是需要 依赖进口的。就算钢铁能够冶炼，设备还是有可能被卡脖子。
总的来说，我国的轴承钢产业，有巨大的进步，也有巨大的差距，目前中科院已经把轴承钢作为重点攻克的卡脖子技术了，相信十四五期间，我国会在轴承钢领域取得不断的进步。希望国内轴承钢产品尽快全面赶上国际先进水平，为我国高端设备的制造奠定良好的基础。为高端机床、高端航空发动机等领域的研发提供助力。
我国轴承钢行业未来的发展方向应该是，轴承钢生产企业和轴承生产企业密切配合起来，联合研发，根据需求研发专属产品，而不仅仅是模仿西方技术。不仅要补齐国内空白，更要研发新品，引领潮流。
同时，解决了轴承钢的生产以外，还要重点攻克各种轴承的生产，尤其是那些大量需要依赖进口的轴承的生产。这也是需要长期努力追赶的。
关于高端轴承钢，您还有哪些要说的，请在评论区留言讨论。
下一周，咱们介绍一下卡脖子的航空轮胎，感兴趣的朋友记得关注东城观星，咱们下周见。
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