熱處理鋼構(gòu)件的方法【專(zhuān)利摘要】一種熱處理鋼構(gòu)件(28,36)的方法，其包括以下步驟：a)在930～970℃的溫度對(duì)鋼構(gòu)件(28,36)進(jìn)行碳氮共滲，b)冷卻鋼構(gòu)件(28,36)，c)重新加熱鋼構(gòu)件(28,36)至780～820℃的溫度，并且d)對(duì)鋼構(gòu)件(28,36)進(jìn)行淬火。該方法包括以下兩步驟之一：步驟e)在略高于馬氏體形成溫度的溫度下進(jìn)行貝氏體轉(zhuǎn)化，在該溫度將25～99%的奧氏體轉(zhuǎn)化為貝氏體，并且然后提高溫度以加速剩余的奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)化，或者步驟f)保持鋼構(gòu)件(28,36)在初始馬氏體形成溫度(Ms)以上的初始溫度(T1)，然后降低初始溫度(T1)至溫度(T2)，該溫度在初始馬氏體形成溫度(Ms)以下但在貝氏體轉(zhuǎn)化過(guò)程中的實(shí)際馬氏體形成溫度以上?！緦?zhuān)利說(shuō)明】熱處理鋼構(gòu)件的方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及熱處理鋼構(gòu)件的方法。本發(fā)明還涉及經(jīng)該方法處理過(guò)的鋼構(gòu)件(steelcomponent)。[0002]發(fā)明背景[0003]風(fēng)カ渦輪機(jī)的機(jī)艙通常包括多個(gè)軸承，例如用于轉(zhuǎn)軸(rotorshaft)、變速箱(gearbox)、發(fā)電機(jī)、偏航變速箱(yawgearbox)、偏航回轉(zhuǎn)臺(tái)(yawslewingtable)、葉片距旋轉(zhuǎn)式座(bladepitchrevolvingseat)和/或液壓泵。在使用過(guò)程中該軸承所承受的軸承負(fù)荷和旋轉(zhuǎn)速度因風(fēng)速和風(fēng)向變化顯著。在低于切入風(fēng)速(cut-1nwindspeed)(即發(fā)電機(jī)所要求的最低風(fēng)速)的風(fēng)速下，旋轉(zhuǎn)軸將閑置，導(dǎo)致低風(fēng)速、低負(fù)荷運(yùn)作。在高于切入速度的風(fēng)速下，該旋轉(zhuǎn)軸會(huì)旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致高速度、高負(fù)荷運(yùn)作。因此，風(fēng)カ渦輪機(jī)(windturbine)的軸承可能經(jīng)歷重復(fù)的啟動(dòng)、加速、減速和停止操作。此外，該軸承暴露于元素(theelements)和空氣傳播的顆粒，例如沙顆粒，因此需要高強(qiáng)度和硬度。[0004]碳氮共滲(carbonitriding)是ー種冶金學(xué)表面修飾技術(shù),其用于增加金屬構(gòu)件的表面硬度，從而減少使用過(guò)程對(duì)構(gòu)件的磨損。在碳氮共滲過(guò)程中，碳和氮原子間隙式地滲入(diffuseinterstitially)金屬，從而形成滑移障礙并且增加近表面(通常在0.1~0.3mm厚的層)的硬度。碳氮共滲通常在850~860°C的溫度下進(jìn)行。通常碳氮共滲用于改進(jìn)具有中或低碳的鋼而非高碳鋼的鋼構(gòu)件的耐磨性(wearresistance)。盡管包括高碳鋼的鋼構(gòu)件強(qiáng)度更好，但是已經(jīng)證實(shí)它們?cè)谀承?yīng)用中更容易裂化。[0005]發(fā)明簡(jiǎn)述[0006]本發(fā)明的ー個(gè)目的是提供用于熱處理鋼構(gòu)件的改進(jìn)方法。[0007]這個(gè)目的通過(guò)包括以下步驟的方法來(lái)實(shí)現(xiàn):[0008]a)在930~970°C的溫度，即高于正常碳氮共滲的溫度，對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行碳氮共滲，以溶解全部的碳化物，[0009]b)冷卻鋼構(gòu)件至A1轉(zhuǎn)化溫度(transformationtemperature)以下的溫度，[0010]c)重新加熱鋼構(gòu)件至780~820°C的溫度，即高于A1轉(zhuǎn)化溫度但低于碳氮共滲的溫度，以及[0011]d)在淬火介質(zhì)浴(quenchingmediumbath),例如鹽浴、聚合物溶液或油中，對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行淬火，[0012]以及或者[0013]e)在略高于馬氏體形成溫度的溫度下進(jìn)行貝氏體轉(zhuǎn)化，在該溫度將25~99%的奧氏體轉(zhuǎn)化成貝氏體，然后提高該溫度以加速剰余的奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)化，[0014]或者[0015]f)保持鋼構(gòu)件在初始馬氏體形成溫度(Ms)以上的初始溫度(T1),優(yōu)選略高于初始馬氏體形成溫度(Ms)，即在高于初始馬氏體形成溫度(Ms)50°C以內(nèi)，以及優(yōu)選在20°C以內(nèi)。這使實(shí)際的馬氏體形成溫度降低。然后，該方法包括如下步驟:降低初始溫度(T1)至溫度(T2)，該溫度在初始馬氏體形成溫度(Ms)以下但在貝氏體轉(zhuǎn)化過(guò)程中的實(shí)際馬氏體形成溫度以上。由此一直避免了馬氏體轉(zhuǎn)化。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，步驟f)包括隨后，在貝氏體轉(zhuǎn)化過(guò)程中將溫度從(T2)升高至溫度(T3)，該溫度在初始馬氏體形成溫度(Ms)以上。[0016]使鋼構(gòu)件在碳氮共滲過(guò)程后經(jīng)歷步驟e)或者步驟f)的方法，已經(jīng)證實(shí)抵消由碳氮共滲造成的脆性。換言之，已經(jīng)證實(shí)步驟e)和步驟f)在經(jīng)碳氮共滲的鋼構(gòu)件的表面上產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，其増加了鋼構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度和使用壽命，這是因?yàn)樵趬嚎s應(yīng)カ區(qū)域，裂縫更加難以形成或擴(kuò)散。換言之，壓縮應(yīng)力有益于增加對(duì)由成穴作用(cavitation)形成的疲勞破裂(fatiguefailure)、腐蝕疲勞、應(yīng)カ腐蝕裂紋、氫致裂紋(hydrogenassistedcracking)、腐蝕、磨損和侵蝕的抗力。[0017]通過(guò)首先對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行碳氮共滲，該鋼的表面會(huì)具有的洛式硬度(Rockwellhardness)HRC至少為60，并且包含相當(dāng)數(shù)量的細(xì)碳化物，即具有最大縱向尺寸為0.2~0.3um的碳化物。用這種方式改變鋼構(gòu)件表面的顯微組織以改進(jìn)其耐磨性，并且增強(qiáng)在它表面上任何壓痕(indentation)的邊緣處釋放應(yīng)力集中的能力。通過(guò)在給定溫度范圍內(nèi)的溫度下進(jìn)行碳氮共滲步驟，可提供具有深度為0.3~1.2mm的碳氮共滲層的鋼構(gòu)件，該厚度是從鋼構(gòu)件的表面測(cè)量得到的，由此該碳氮共滲層只包含具有最大縱向尺寸為0.2~0.3um的碳化物，而不含具有更大的最大縱向尺寸的碳化物。[0018]然后，可以使用方法步驟e)來(lái)増加經(jīng)碳氮共滲的鋼構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度和提供貝氏體硬化，該貝氏體硬化的貝氏體轉(zhuǎn)化時(shí)間減少但硬度未降低。使用方法步驟e)代替常規(guī)的等溫貝氏體轉(zhuǎn)化，縮短允許實(shí)現(xiàn)給定硬度所要求的加工時(shí)間，或者對(duì)于給定的轉(zhuǎn)化時(shí)間而言，硬度増加。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，步驟e)包括在提高用于加速剰余奧氏體轉(zhuǎn)化為貝氏體的溫度之前，將50~90%的奧氏體轉(zhuǎn)化為貝氏體。[0019]可選擇地，使用方法·步驟f)代替常規(guī)等溫貝氏體轉(zhuǎn)化，可以增加經(jīng)碳氮共滲鋼構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度和増大在給定轉(zhuǎn)化時(shí)間的貝氏體轉(zhuǎn)化過(guò)程中所形成的貝氏體的硬度。[0020]所形成的貝氏體的硬度和馬氏體硬度基本相同，并且保持了貝氏體結(jié)構(gòu)優(yōu)于馬氏體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)(例如，更高的韌度(toughness)、更高的裂紋擴(kuò)展阻力(crackpropagationreistance))。此外,和等溫貝氏體轉(zhuǎn)化相比，降低貝氏體轉(zhuǎn)化過(guò)程中貝氏體轉(zhuǎn)化的溫度減少了制造成本，并且隨后使貝氏體轉(zhuǎn)化更加節(jié)能。方法步驟f)是基于以下的認(rèn)識(shí):在貝氏體轉(zhuǎn)化過(guò)程中馬氏體形成溫度(Ms)降低，并且這可用于在貝氏體轉(zhuǎn)化過(guò)程中將貝氏體轉(zhuǎn)化溫度降低至在初始馬氏體形成溫度(Ms)以下，以形成更硬的貝氏體。[0021]根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施方式，步驟f)包括在將溫度(T1)降低至在初始馬氏體形成溫度(Ms)以下但在實(shí)際馬氏體形成溫度以上的溫度(T2)之前，在初始馬氏體形成溫度(Ms)以上的溫度(T1)將至少15~40%的奧氏體轉(zhuǎn)化成貝氏體。[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，步驟f)包括保持溫度(T3)在初始馬氏體形成溫度(Ms)以上，直至完全實(shí)現(xiàn)貝氏體轉(zhuǎn)化?？蛇x擇地，在實(shí)現(xiàn)85%、90%或者95%的貝氏體轉(zhuǎn)化后，可對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行淬火。[0023]根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施方式，步驟a)包括在930~970°C的溫度對(duì)該鋼構(gòu)件進(jìn)行碳氮共滲5~10小吋。[0024]根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施方式，該鋼構(gòu)件包括具有碳含量為0.6~1.20重量％的鋼，例如高碳軸承鋼，例如SAE52100/Gd3或Gd2。[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，該鋼構(gòu)件包括具有碳含量為0.2~0.6重量％的鋼，例如ASTMA516Grade55。[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，該鋼包括(以重量計(jì))最大值為20ppm的S和最大值為15ppm的0，并且包括硫化物夾雜物，并且少于5%的硫化物夾雜物包括包覆或包埋的氧化物夾雜物。[0027]根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施方式，該鋼包括最大值IOppm的0或最大值8ppm的O。[0028]根據(jù)本發(fā)明另ー個(gè)實(shí)施方式，該鋼包括選自下組的元素:Ca、Mg、Te或鑭系元素，例如Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式，該鋼包括10~30ppm(以重量計(jì))的選自上組的元素。[0029]將硫含量減少至和氧含量基本相同數(shù)量級(jí)的水平后，向鋼中加入如上元素會(huì)減少鋼中剩余的硫化物夾雜物的總數(shù)量和/或改變剩余夾雜物的形狀使其形成不會(huì)損害最終軸承構(gòu)件機(jī)械性質(zhì)的形狀(碲例如使硫化物夾雜物球形化)。換言之，已經(jīng)證實(shí)將該元素加入鋼將使得小于5%的硫化物夾雜物包含包覆的或者包埋的氧化物夾雜物。該元素的加入也將使得全部的硫化物夾雜物具有小于3:1的長(zhǎng)寬比(即夾雜物的最大直徑和夾雜物的最小直徑的比值)，并且使用ASTME2283-03極限值分析標(biāo)準(zhǔn)(ASTME2283-03ExtremeValueAnalysisStandard)評(píng)估得到的最大的硫化物夾雜物長(zhǎng)度為125Um,在約減變量(ReducedVariate)等于3吋。該硫化物夾雜物不會(huì)破壞鋼構(gòu)件的疲勞性質(zhì)。此外，不含有長(zhǎng)寬比大于3:1和最大長(zhǎng)度大于125um的硫化物夾雜物使得鋼在各個(gè)方向上具有更均勻的性質(zhì)，并且由此減少鋼的方向各向異性(directionalanisotropy)。[0030]根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施方式，該鋼構(gòu)件構(gòu)成以下中ー個(gè)的的至少一部分:滾珠軸承(ballbearing)、滾子軸承(rollerbearing)、滾針軸承(needlebearing)、圓錐滾子軸承(taperedrollerbearing)、球形滾子軸承(sphericalrollerbearing)、圓環(huán)滾子軸承(toroidalrollerbearing)、推力滾珠軸承(ballthrustbearing)、推力滾子軸承(rollerthrustbearing)、圓維推力滾子軸承(taperedrollerthrustbearing)、輪軸承(wheelbearing)、輪穀軸承單兀`(hubbearingunit)、轉(zhuǎn)盤(pán)軸承(slewingbearing)、滾珠絲杠(ballscrew),或者用于經(jīng)歷交替赫茲應(yīng)力(Hertzianstress)(例如滾動(dòng)接觸或者滾動(dòng)和滑動(dòng)組合)的應(yīng)用的構(gòu)件和/或要求高耐磨性和/或增強(qiáng)的疲勞和拉伸強(qiáng)度的應(yīng)用的構(gòu)件。該構(gòu)件可以包括或者構(gòu)成齒輪齒(gearteeth)、凸輪、軸、軸承、緊固件(fastener)、銷(xiāo)(Pin)、自動(dòng)離合板、工具(tool)、拉模(die)或者變速箱(例如行星變速箱、可調(diào)節(jié)的速度驅(qū)動(dòng)器或可連續(xù)變化的傳動(dòng)裝置)的任意部分。[0031]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，作為該方法的結(jié)果，提供了具有厚度(d)為0.3~1.2mm的碳氮共滲層的鋼構(gòu)件,并且碳氮共滲層中全部的碳化物具有0.2~0.3iim的最大縱向尺寸。[0032]根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施方式，提供了具有比值(d:D)為1:4000~1:17000或更大的碳氮共滲層的鋼構(gòu)件，該比值(d:D)為從鋼構(gòu)件表面測(cè)量的碳氮共滲層的深度(d)和鋼構(gòu)件的最大橫向尺寸(D)的比值。根據(jù)本發(fā)明的方法可用于提供任意尺寸的具有碳氮共滲層的構(gòu)件。然而，該方法特別地適用于提供具有碳氮共滲層的大型構(gòu)件，例如具有最大橫向尺寸為幾米的構(gòu)件，這是因?yàn)楦叩奶嫉矟B溫度提供具有更大深度的碳氮共滲層，由此盡管在構(gòu)件的制造期間一部分的碳氮共滲層會(huì)磨掉但基本不會(huì)影響該構(gòu)件的耐磨性。[0033]根據(jù)本發(fā)明的另ー個(gè)實(shí)施方式，作為該方法的結(jié)果，該鋼構(gòu)件基本具有貝氏體結(jié)構(gòu)并且具有至少62HRC的硬度。[0034]本發(fā)明也涉及鋼構(gòu)件，其經(jīng)歷過(guò)根據(jù)本發(fā)明的任何實(shí)施方式的方法。根據(jù)本發(fā)明的方法可用于處理用在風(fēng)カ渦輪機(jī)應(yīng)用的鋼構(gòu)件。然而，該方法和鋼構(gòu)件不是唯一地旨在處理用于風(fēng)カ渦輪機(jī)的鋼構(gòu)件，其可用于任何需要具有高耐磨性和/或增強(qiáng)的疲勞和拉伸強(qiáng)度的鋼構(gòu)件的應(yīng)用中。該構(gòu)件，例如，可以用于汽車(chē)船舶(automotivemarine)、金屬制造或者其它機(jī)械應(yīng)用。[0035]附圖簡(jiǎn)述[0036]下面將參見(jiàn)附圖，通過(guò)非限定性實(shí)施例的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步地解釋?zhuān)渲校籟0037]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法的步驟a)~d)，[0038]圖2顯示了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的貝氏體轉(zhuǎn)化方法，[0039]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法的步驟e)的貝氏體轉(zhuǎn)化，[0040]圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法的步驟e)的貝氏體轉(zhuǎn)化，[0041]圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法的步驟f)的貝氏體轉(zhuǎn)化，[0042]圖6和圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的鋼構(gòu)件，以及[0043]圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖。[0044]應(yīng)當(dāng)指出的是這些附圖并沒(méi)有按照比例繪制，并且為了清楚起見(jiàn)已經(jīng)將特定特征的尺寸進(jìn)行放大。[0045]實(shí)施方式詳述[0046]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟a)~d)。所示的方法包括步驟a):在930~970°C的溫度對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行碳氮共滲5~10小吋。通過(guò)在控制載氣的存在下將甲烷/丙烷/天然氣(提供碳)和氨(提供氮)引入爐中，可以提供エ藝環(huán)境。通過(guò)保持合適的加工氣體比，提供具有富碳和富氮鋼的薄碳氮共滲層的構(gòu)件。[0047]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，其方法包括在碳氮共滲步驟a)開(kāi)始時(shí)，供應(yīng)較高的氨濃度以促進(jìn)碳氮共滲過(guò)程。例如，初始可使用9.5%的氨，其可降至6.5%的氨，并且然后0%。9.5%的氨可用于碳氮共滲步驟a)的約70%。[0048]然后將該構(gòu)件冷卻至在A1轉(zhuǎn)化溫度以下的溫度(步驟b)，并且然后重新加熱至780~820°C的溫度(步驟c)，即高于A1轉(zhuǎn)化溫度且低于碳氮共滲溫度的溫度，然后將其淬火(步驟d)以實(shí)現(xiàn)完全的表面硬度(casehardness)?？梢栽谒x浴溫(bathtemperature)的油浴或者鹽浴中進(jìn)行淬火，以實(shí)現(xiàn)伴隨著可接受的尺寸變化水平的最佳性質(zhì)。熱油/鹽浴淬火能夠用于使復(fù)雜部件的畸變最小化。[0049]圖2顯示了三個(gè)常規(guī)的貝氏體轉(zhuǎn)化熱處理1、i1、iii的溫度對(duì)記錄時(shí)間的曲線。Ms表示馬氏體開(kāi)始形成的溫度。Bs表示貝氏體轉(zhuǎn)化的開(kāi)始，而B(niǎo)f表示貝氏體轉(zhuǎn)化的結(jié)束。首先對(duì)鋼進(jìn)行奧氏體化，并且然后進(jìn)行淬火。然后，該鋼通過(guò)在略高于馬氏體形成溫度(Ms)的溫度以加熱的方式等溫回火。[0050]通常為了得到最大的硬度，已經(jīng)采用接近初始馬氏體形成溫度(Ms)的回火溫度(圖2中曲線iii)。然而，這需要非常長(zhǎng)的轉(zhuǎn)化時(shí)間，并且不經(jīng)濟(jì)。通過(guò)提高該鋼的回火溫度可以減少該轉(zhuǎn)化時(shí)間(圖2中曲線i)。然而，這會(huì)降低所形成的貝氏體的硬度。[0051]圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法的步驟e)的貝氏體轉(zhuǎn)化，其中在略高于馬氏體形成溫度(Ms)的溫度，對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行貝氏體轉(zhuǎn)化，該鋼構(gòu)件已經(jīng)經(jīng)歷根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法的步驟a)~d)。在該溫度下60~80%的奧氏體轉(zhuǎn)化成貝氏體，并且然后提高該溫度以加速剰余的奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)化。圖3中的虛線表明常規(guī)的等溫貝氏體轉(zhuǎn)化給出相同的硬度但需要明顯更長(zhǎng)的轉(zhuǎn)化時(shí)間。[0052]圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法的步驟e)的貝氏體轉(zhuǎn)化，而虛線表明相同轉(zhuǎn)化時(shí)間的常規(guī)等溫貝氏體轉(zhuǎn)化，但其給出明顯更小的硬度。[0053]圖5顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法的步驟f)的貝氏體轉(zhuǎn)化，其中鋼構(gòu)件為已經(jīng)經(jīng)歷根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法的步驟a)~d)，將該構(gòu)件置于在初始馬氏體形成溫度(Ms)以上的初始溫度(T1)15然后，將初始溫度(T1)降至溫度(T2),其在初始馬氏體形成溫度(Ms)以下但在貝氏體轉(zhuǎn)化過(guò)程中的實(shí)際馬氏體形成溫度以上。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在為了加速剰余的奧氏體轉(zhuǎn)化為貝氏體將該溫度升高至T3之前，50~90%的奧氏體轉(zhuǎn)化為貝氏體。[0054]鋼構(gòu)件已經(jīng)經(jīng)歷方法步驟a)、b)、c)、d)和e)或者方法步驟a)、b)、c)、d)和f)之后，將該構(gòu)件冷卻至室溫并且然后，可將其用于可能經(jīng)受常規(guī)操作循環(huán)下應(yīng)力、應(yīng)變、沖擊和/或磨損的任何應(yīng)用中。[0055]圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的鋼構(gòu)件的實(shí)例，即滾動(dòng)元件軸承(rollingelementbearing)28,其尺寸直徑可以在IOmm至幾米內(nèi)變化,并且該軸承具有從幾十克至數(shù)千噸的負(fù)荷能力(load-carryingcapacity)。換言之,根據(jù)本發(fā)明的軸承28可以為任意尺寸并且具有任意負(fù)荷能力。該軸承28具有內(nèi)環(huán)30和外環(huán)32以及ー組滾動(dòng)元件34?？梢允乖摑L動(dòng)元件軸承28的內(nèi)環(huán)30、外環(huán)32和/或滾動(dòng)元件34，并且優(yōu)選滾動(dòng)元件軸承28的全部的滾動(dòng)接觸部分表面的至少一部分，經(jīng)歷根據(jù)本發(fā)明的方法。[0056]圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的構(gòu)件36，即橫截面中所示的軸。使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的方法在構(gòu)件36的外表面上提供了碳氮共滲層38。從構(gòu)件36的表面測(cè)量得到碳氮共滲層38的深度為d并且構(gòu)件36的最大橫向尺寸(這個(gè)情形下的軸直徑)為D。該碳氮共滲層38的厚度d和構(gòu)件36的最大橫向尺寸D的比值(d:D)為1:4000~1:17000或者更大。[0057]可以由具有以下組分的鋼來(lái)制造根據(jù)本發(fā)明的鋼構(gòu)件:[0058]0.70~0.95重量％碳[0059]0.05~1.5重量％娃[0060]0.15~0.50重量％錳[0061]0.5~2.5重量％鉻[0062]0.10~1.5重量％鑰[0063]最大值0.25重量％釩[0064]余量為鐵,并且通常生成的雜質(zhì)包括10~30ppm的Ca、最大值為20ppm的S和最大值為15ppm的0,優(yōu)選最大值為IOppm的0或最優(yōu)選最大值為8ppm的O。[0065]該鋼的約1%硫化物夾雜物包含包覆或者包埋氧化物夾雜物。與之對(duì)比地，在標(biāo)準(zhǔn)鋼中，約80%鋼的硫化物夾雜物包含包覆的或者包埋的氧化物夾雜物。已經(jīng)證實(shí)根據(jù)本發(fā)明的鋼構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度(在950MPa下在旋轉(zhuǎn)梁測(cè)試(rotatingbeamtest)中測(cè)量得到的)大大高于標(biāo)準(zhǔn)鋼的疲勞強(qiáng)度。[0066]圖8為概述根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的方法的步驟a)~f)的流程圖。[0067]權(quán)利要求范圍內(nèi)的·本發(fā)明的進(jìn)ー步修改對(duì)于技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的?！緳?quán)利要求】1.一種熱處理鋼構(gòu)件(28，36)的方法，其包括以下步驟:a)在930~970°C的溫度對(duì)鋼構(gòu)件(28，36)進(jìn)行碳氮共滲，b)冷卻鋼構(gòu)件(28，36)，c)重新加熱鋼構(gòu)件(28，36)至780~820°C的溫度，以及d)對(duì)鋼構(gòu)件(28，36)進(jìn)行淬火，其特征在于所述的方法包括以下兩步驟之一:e)在馬氏體形成溫度以上的溫度下進(jìn)行貝氏體轉(zhuǎn)化，在該溫度將25~99%的奧氏體轉(zhuǎn)化為貝氏體，然后升高溫度以加速剰余的奧氏體向貝氏體的轉(zhuǎn)化，或者f)保持鋼構(gòu)件(28，36)在初始馬氏體形成溫度(Ms)以上的初始溫度(T1),然后降低初始溫度(T1)至溫度(T2)，該溫度在初始馬氏體形成溫度(Ms)以下但在貝氏體轉(zhuǎn)化過(guò)程中的實(shí)際馬氏體形成溫度以上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟e)包括在提高用于加速剰余的奧氏體向貝氏體轉(zhuǎn)化的溫度之前，50~90%的奧氏體轉(zhuǎn)化為貝氏體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟f)包括隨后從溫度(T2)提高至溫度(T3),該溫度在貝氏體轉(zhuǎn)化過(guò)程中在初始馬氏體形成溫度(Ms)以上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于步驟f)包括在降低溫度(T1)至在初始馬氏體形成溫度(Ms)以下但在實(shí)際馬氏體形成溫度以上的溫度(T2)之前，在初始馬氏體形成溫度(Ms)以上的溫度(T1)將至少15~40%的奧氏體轉(zhuǎn)化為貝氏體的步驟。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述`的方法，其特征在于步驟f)包括保持溫度(T3)在初始馬氏體形成溫度(Ms)以上直至實(shí)現(xiàn)完全的貝氏體轉(zhuǎn)化的步驟。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項(xiàng)的方法，其特征在于步驟a)包括在930~970°C的溫度對(duì)鋼構(gòu)件(28，36)進(jìn)行碳氮共滲5~10小時(shí)。7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項(xiàng)的方法，其特征在于鋼構(gòu)件(28，36)包括具有碳含量為0.6~1.20重量％的鋼。8.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任ー項(xiàng)的方法，其特征在于鋼構(gòu)件(28，36)包括具有碳含量為0.2~0.6重量％的鋼。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項(xiàng)的方法，其特征在于所述鋼包括:最大值為20ppm的S和最大值為15ppm的O，以重量分?jǐn)?shù)計(jì)，以及所述鋼包含硫化物夾雜物，并且少于5%的硫化物夾雜物包含包覆的或者包埋的氧化物夾雜物。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于在約減變量等于3時(shí)，所述硫化物夾雜物的最大長(zhǎng)度為125iim。11.根據(jù)權(quán)利要求9或者10所述的方法，其特征在于所述鋼包括最大值為IOppm的O或最大值為8ppm的O。12.根據(jù)權(quán)利要求9或者10所述的方法，其特征在于全部的所述硫化物夾雜物具有小于3:1的長(zhǎng)寬比。13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述鋼包括選自下組的元素:Ca、Mg、Te、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述鋼包括10~30ppm的所述元素，以重量分?jǐn)?shù)計(jì)。15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于鋼構(gòu)件(28，36)構(gòu)成以下中ー個(gè)的至少一部分:滾珠軸承、滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、球形滾子軸承、圓環(huán)滾子軸承、推力滾珠軸承、推力滾子軸承、圓錐推力滾子軸承、輪軸承、輪轂軸承単元、轉(zhuǎn)盤(pán)軸承、滾珠絲杠，或者用于經(jīng)歷交替赫茲應(yīng)力，例如滾動(dòng)接觸或者滾動(dòng)和滑動(dòng)組合，的應(yīng)用的構(gòu)件和/或要求高耐磨性和/或增強(qiáng)的疲勞和拉伸強(qiáng)度的應(yīng)用的構(gòu)件。16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于作為所述方法的結(jié)果，提供了具有厚度(d)為0.3~1.2mm的碳氮共滲層的鋼構(gòu)件(28，36)，并且所述碳氮共滲層中全部的碳化物具有0.2~0.3iim的最大縱向尺寸。17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于作為所述方法的結(jié)果，提供了具有碳氮共滲層的鋼構(gòu)件(28，36)，該碳氮共滲層具有為1:4000~1:17000或更大的比值(d:D)，該比值(d:D)為從鋼構(gòu)件(28，36)表面測(cè)量得到的碳氮共滲層的深度(d)和鋼構(gòu)件(28，36)的最大橫向尺寸(D)的比值。18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于作為所述方法的結(jié)果，鋼構(gòu)件(28，36)基本具有貝氏體結(jié)構(gòu)并且至少62HRC的硬度。19.一種鋼構(gòu)件(28，36)，其特征在于該鋼構(gòu)件已經(jīng)經(jīng)歷根據(jù)前述權(quán)利要求中任ー項(xiàng)所述的方法。20.ー種根據(jù)權(quán)利要求19的鋼構(gòu)件(28，36)的用途，用于風(fēng)カ渦輪機(jī)?！疚臋n編號(hào)】C21D1/20GK103597101SQ201280025483【公開(kāi)日】2014年2月19日申請(qǐng)日期:2012年5月22日優(yōu)先權(quán)日:2011年5月25日【發(fā)明者】T.倫德申請(qǐng)人:Skf公司