緊固件、軸承、齒輪、彈簧、工模具是機(jī)械制造的基礎(chǔ)件，直接影響到機(jī)械質(zhì)量和可靠性。鋼鐵材料是基礎(chǔ)件制造的物質(zhì)基礎(chǔ)，目前我國基礎(chǔ)件用鋼年產(chǎn)量約2400萬噸，是量大面廣的特鋼產(chǎn)品。緊固件、軸承、齒輪、彈簧、工模具等服役環(huán)境各異，對材料的質(zhì)量要求也各有不同。可以說，基礎(chǔ)件用鋼質(zhì)量決定了機(jī)械制造水平，也代表了特鋼整體發(fā)展特點和水平。
緊固件用鋼
緊固件被譽(yù)為“工業(yè)之米”，是應(yīng)用量最大的基礎(chǔ)件。2023年，我國緊固件用鋼量達(dá)到1250萬噸。緊固件用鋼幾乎涵蓋了所有鋼類，主要包括冷鐓鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼、耐熱鋼等，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度級別在400兆帕~1200兆帕范圍內(nèi)。緊固件通常采用冷鐓工藝制造，要求鋼材具備良好的冷鐓性能。根據(jù)應(yīng)用場景，緊固件用鋼還需要具備抗疲勞破壞、耐延遲斷裂、耐腐蝕、耐高溫、耐低溫等性能。
緊固件的低成本競爭促使MnB鋼大量替代CrMo鋼。目前我國標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 3098.1-2010）中緊固件最高等級為12.9級，機(jī)械輕量化要求14.9級及以上高強(qiáng)緊固件，除了生產(chǎn)工藝問題需要解決外，還要關(guān)注延遲斷裂和疲勞破壞等問題。
軸承鋼
軸承的破壞主要有兩種形式，即接觸疲勞破壞和磨損破壞。由于要承受高的接觸應(yīng)力（一般高達(dá)2吉帕～5吉帕）、多次循環(huán)接觸疲勞應(yīng)力并處于滑動磨損的工作環(huán)境，軸承鋼需要具有高硬度、高疲勞性能、高可靠性。對于在特殊條件下工作的軸承，還必須具有耐沖擊、高DN值、耐高低溫、防腐蝕和抗磁等性能。
一般軸承鋼分為4類：高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼和高溫軸承鋼。軸承鋼的質(zhì)量指標(biāo)主要有氧含量、鈦含量、非金屬夾雜物、碳化物偏析等。高碳鉻軸承鋼GCr15一般采用鐵水轉(zhuǎn)爐+爐外精煉+連鑄的超純凈冶煉方法，氧含量可以控制不大于4ppm（ppm即百萬分之一）。目前，以興澄特鋼為代表的一批國內(nèi)特鋼企業(yè)的軸承鋼產(chǎn)品質(zhì)量水平逐年提高，在氧含量、夾雜物、碳化物等控制方面能夠滿足國際軸承企業(yè)對軸承鋼的質(zhì)量要求，在避免網(wǎng)狀碳化物、控制帶狀等方面進(jìn)步顯著。GCr15的接觸疲勞壽命L10可以達(dá)到107~108數(shù)量級。我們還需要積極開發(fā)高鐵軸承、電動汽車軸承、風(fēng)電軸承、機(jī)床軸承、航空軸承等材料。
齒輪鋼
齒輪鋼主要是表面滲碳低中碳合金結(jié)構(gòu)鋼，典型鋼號有20CrMnTi、CrMn、CrMo、CrNiMo系列等，還有少量中碳合金結(jié)構(gòu)鋼、極少量航空齒輪鋼9310、M50NiL、8620等。
齒輪鋼的主要質(zhì)量指標(biāo)有淬透性、純凈度、晶粒度、帶狀組織等。采用高轉(zhuǎn)流程生產(chǎn)的齒輪鋼能夠達(dá)到：氧含量≤12ppm；A、B、C、D類的粗系、細(xì)系以及Ds類夾雜物9項總和≤6.0、帶狀組織不大于2級、HRC≤4HRC。
齒輪鋼需要關(guān)注：元素偏析和帶狀組織對表面滲碳強(qiáng)化處理后質(zhì)量的影響、淬硬層和表面硬度、齒根抗彎曲疲勞和齒面抗接觸疲勞性能、尺寸穩(wěn)定性。我們還需要開發(fā)高溫（≥960攝氏度）滲碳用微合金齒輪鋼。
彈簧鋼
彈簧鋼主要是中高碳合金結(jié)構(gòu)鋼，典型鋼號是65Mn、60Si2Mn、50CrV、55SiCr等，此外，還有少量的耐蝕不銹彈簧鋼等。棒線材用于加工螺旋彈簧，扁鋼用于加工懸架片簧。
彈簧鋼中夾雜物的控制是保證彈簧鋼質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。減少彈簧鋼中的夾雜物，關(guān)鍵在于控制好氧含量和酸溶鋁含量。采用高轉(zhuǎn)流程生產(chǎn)彈簧鋼能實現(xiàn)：氧含量不大于10ppm，A、B、C、D類的粗系、細(xì)系以及Ds類夾雜物9項總和≤4.0。由于質(zhì)量穩(wěn)定性和使用安全性等原因，目前我國部分彈簧鋼種仍需要進(jìn)口，如氣門彈簧、離合器彈簧（2300兆帕級）、尾門彈簧（2300兆帕級）鋼絲等。我們還需要開發(fā)2100兆帕級螺旋懸掛彈簧鋼盤圓。
工模具鋼
隨著我國工模具鋼的純凈度和均勻度不斷提升，先進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)的冷作模具鋼Cr8Mo2VSi（DC53）已經(jīng)達(dá)到國外同類產(chǎn)品的實物質(zhì)量水平，A2、A8、D2、S7、H11、H13等模具鋼棒材和扁鋼大量出口至歐美及東南亞國家。目前，我國能夠生產(chǎn)特大型預(yù)硬化塑料模具鋼模塊，寬度×厚度達(dá)到1600毫米×1000毫米，且同截面硬度差可達(dá)到4HRC以內(nèi)；開發(fā)出滿足NADCA（北美壓鑄協(xié)會）#207-2106標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)壓鑄用模具鋼H13；開發(fā)出系列化高韌性壓鑄模具鋼品種，滿足了大型壓鑄模具長壽命的需要。
目前，我們還需要加強(qiáng)高耐蝕性塑料模具鋼、耐高溫航空用模具材料、高導(dǎo)熱模具鋼、高耐磨高韌性冷作模具鋼、粉末冶金工模具材料等的開發(fā)。
