專利名稱：軸承部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸承部件(bearing component)，即構(gòu)成下述中的一種的至少部分的部件滾珠軸承(ball bearing)、滾柱軸承(roller bearing)、止推滾珠軸承(ball thrust bearing)、止推滾柱軸承(roller thrust bearing)、錐形止推滾柱軸承(tapered roller thrust bearing)、滾珠螺桿(ball screw)或用于經(jīng)受交變赫茲應(yīng)力(alternating Hertzian stress)如滾動(dòng)接觸或結(jié)合的滾動(dòng)和滑動(dòng)(combined rolling and sliding)的部件。
背景技術(shù)：
對(duì)軸承鋼的質(zhì)量已經(jīng)建立了嚴(yán)格的要求，特別是涉及其非-金屬夾雜物 (inclusion)的含量。軸承部件可以遭受接觸疲勞，即經(jīng)受了交變赫茲應(yīng)力如滾動(dòng)接觸或結(jié)合的滾動(dòng)和滑動(dòng)的表面發(fā)生裂紋和后續(xù)的點(diǎn)蝕(Pitting)，以及已發(fā)現(xiàn)非-金屬夾雜物， 例如一些硫化物夾雜物引發(fā)表面下?lián)p壞(sub-surface damage)，其可能導(dǎo)致裂紋發(fā)展和剝落。另外，由于軸承鋼中的硫化物呈經(jīng)拉伸的形狀，它們傾向于形成為取向的，從而使鋼成為各向異性的。雖然為了避免所述這些硫化物帶來的問題，但是減少軸承鋼的硫含量使其盡可能接近零并非是有利的，因?yàn)檫@將導(dǎo)致熔體(melt)中的鎂和鈣進(jìn)入呈鋁酸鹽形式的氧化物夾雜物中并形成不期望的復(fù)合鋁酸鹽夾雜物。純鋁酸鹽是硬且脆性的；它們?cè)谲堉破陂g將折斷從而不會(huì)給制備具有高度成形變形(high degrees of forming deformation)的軸承部件帶來根本性的問題。而復(fù)合鋁酸鹽是硬的但是它們不是脆性的，因此它們?cè)谲堉破陂g將保持完整且因此將結(jié)合入成品軸承部件中。當(dāng)復(fù)合鋁酸鹽夾雜物位于經(jīng)受重負(fù)荷的軸承部件區(qū)域中時(shí)，在該區(qū)域處將開始疲勞斷裂。歐洲專利申請(qǐng)EP 1 094 IM涉及超潔凈鋼，其用于在所有方向上經(jīng)受重負(fù)荷的物體。該專利申請(qǐng)公開的鋼包含8ppm至12ppm S (以重量計(jì))。Sppm或更大濃度的硫含量和來自爐渣的鈣釋放中和(counteract)，從而形成球狀氧化物夾雜物，小于12ppm的硫含量減小了鑄件中危險(xiǎn)硫化物的富集。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供具有改進(jìn)的疲勞特性的軸承部件。本發(fā)明的目的通過含鋼的軸承部件實(shí)現(xiàn)，所述鋼包含10_30ppm Ca、最大20ppmS 和最大15ppm0(以重量計(jì))。鋼優(yōu)選包含10-30ppmCa、最大20ppmS和最大IOppmO,或鋼最優(yōu)選包含10-30ppmCa、最大20ppmS和最大8ppm0。在常規(guī)軸承鋼中，主要的夾雜物類型是硫化物，其基于如下事實(shí)硫含量通常高于氧含量。大量的硫化物夾雜物包含嵌入的(embedded)或包封的(encapsulated)氧化物夾雜物，通常在硫化物夾雜物的終端處。當(dāng)這些嵌入的或包封的氧化物夾雜物和基體接觸時(shí)， 這些氧-硫化物將起著裂紋引發(fā)劑的作用。軸承部件的壽命將極大地受到含氧夾雜物的影響，也受到如含有包封的或嵌入的氧化物夾雜物的硫化物夾雜物的影響。在硫含量已經(jīng)減小至基本上和氧含量相同數(shù)量級(jí)的水平后，向軸承鋼(即適用于軸承部件的鋼)中加入鈣，將減少鋼中殘留的硫化物夾雜物的總量以及它將改變殘留夾雜物的形狀，使其形成為對(duì)最終軸承部件的機(jī)械性能造成更小損害的形狀。已發(fā)現(xiàn)向軸承部件鋼中加入鈣，將導(dǎo)致硫化物夾雜物中的小于5%是含有包封的或嵌入的氧化物夾雜物的。 加入鈣也將導(dǎo)致所有的硫化物夾雜物具有的長(zhǎng)寬比(aspect ratio)小于3 1 (即夾雜物的最大直徑對(duì)夾雜物的最小直徑的比率)以及在約減變量(Reduced Variate)等于3時(shí)硫化物夾雜物的最大長(zhǎng)度為125 μ m，使用ASTM E2^3_03極值分析標(biāo)準(zhǔn)(Extreme Value Analysis Standard)評(píng)估。這樣的硫化物夾雜物就其疲勞特性方面而言對(duì)軸承部件的損害更小。另外，不存在長(zhǎng)寬比大于3 1和具有的最大長(zhǎng)度大于125 μ m的硫化物夾雜物賦予鋼在所有方向上更加均勻的性能，并且由此減小鋼中的方向各向異性。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案，軸承部件包含鋼，所述鋼包含0. 70至1. 20% C。鋼的實(shí)例可以是 ASTM A^5/A^5M-09 型，如 ISO 683-17:1999 ASTMA-295-98，或任何其他適用于經(jīng)受交變赫茲應(yīng)力的高碳全硬化鋼(high-carbon through hardened steel)，該交變赫茲應(yīng)力例如滾動(dòng)接觸或結(jié)合的滾動(dòng)和滑動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方案，軸承部件構(gòu)成下述中的一種的至少部分滾珠軸承、滾柱軸承、止推滾珠軸承、止推滾柱軸承、錐形止推滾柱軸承、滾珠螺桿或用于經(jīng)受交變赫茲應(yīng)力如滾動(dòng)接觸或結(jié)合的滾動(dòng)和滑動(dòng)的部件，例如滾柱軸承應(yīng)用、線性運(yùn)動(dòng)應(yīng)用、齒輪箱應(yīng)用或扭矩傳遞應(yīng)用。


下文將通過非-限制性實(shí)施例且參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行說明，其中圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案的軸承部件，圖2示出了在標(biāo)準(zhǔn)鋼中，含有包封的或嵌入的氧化物夾雜物的硫化物夾雜物的百分比，以及圖3示出了在根據(jù)本發(fā)明的軸承部件的鋼中，含有包封的或嵌入的氧化物夾雜物的硫化物夾雜物的百分比。應(yīng)該注意到附圖不是按比例繪制的，且為了清楚起見，已放大了一些特征的尺寸。 具體實(shí)施方案圖1圖示了軸承部件10的實(shí)例，即尺寸范圍可為IOmm直徑至幾米直徑且具有的承載力為幾十克至幾千噸的滾珠軸承。根據(jù)本發(fā)明的軸承部件可以具有任意尺寸且具有任意承載力。軸承部件10具有內(nèi)圈(inner race) 12和外圈(outer race) 14以及一組滾珠 16。內(nèi)圈12，外圈14和/或滾珠軸承10的滾珠16，以及所有滾珠軸承10的滾動(dòng)接觸部分優(yōu)選由以下鋼制備，所述鋼包含、以重量計(jì)、10-30ppmCa、最大20ppmS和最大15ppm0，優(yōu)選包含10-30ppmCa、最大20ppmS和最大8ppm0。鋼中所含的硫化物夾雜物中的小于5%含有包封的或嵌入的氧化物夾雜物。所有的硫化物夾雜物具有的長(zhǎng)寬比小于3 1，以及當(dāng)約減變量等于3時(shí)硫化物夾雜物的最大長(zhǎng)度為125 μ m(使用ASTME2^3-03極值分析測(cè)定)。由鋼制備滾珠軸承10的至少部分，該鋼可以例如包含0. 70至1. 20%碳。例如鋼可以具有以下組成0. 70-0. 95 重量 ％碳0.05-1. 5 重量 ％硅0. 15-0. 50 重量 ％猛0.5-2. 5 重量 ％鉻0.10-1. 5 重量 ％鉬最大0.25重量％釩余量為Fe，且通常雜質(zhì)包含10-30ppmCa、最大20ppmS和最大15ppm0，優(yōu)選最大 IOppmO或最優(yōu)選最大8ppm0。圖2和3分別示出了在標(biāo)準(zhǔn)鋼中和在根據(jù)本發(fā)明的軸承部件的鋼中的含有包封的或嵌入的氧化物夾雜物的硫化物夾雜物的百分比。從中可見，僅約的根據(jù)本發(fā)明的軸承部件的鋼的硫化物夾雜物，含有包封的或嵌入的氧化物夾雜物。相反，在標(biāo)準(zhǔn)鋼中，約80% 的鋼的硫化物夾雜物含有包封的或嵌入的氧化物夾雜物。已發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的軸承部件的鋼的疲勞強(qiáng)度(于950ΜΙ^時(shí)的轉(zhuǎn)桿式測(cè)試(rotating beam test)進(jìn)行測(cè)量)大大高于標(biāo)準(zhǔn)鋼的疲勞強(qiáng)度。
權(quán)利要求
1.含鋼的軸承部件(10)，其特征在于，所述鋼包含以重量計(jì)的10-30ppmCa、最大 20ppmS和最大15ppm0，以及所述鋼包含硫化物夾雜物，以及小于5%的硫化物夾雜物含有包封的或嵌入的氧化物夾雜物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的軸承部件(10)，其特征在于所述鋼包含硫化物夾雜物，以及所述硫化物夾雜物在約減變量等于3時(shí)的最大長(zhǎng)度是125 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的軸承部件(10)，其特征在于所述鋼包含10-30ppmCa、最大 20ppmS和最大IOppmO或最大8ppm0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的軸承部件(10)，其特征在于所述鋼包含硫化物夾雜物，以及所有所述硫化物夾雜物具有的長(zhǎng)寬比小于3 1。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的軸承部件(10)，其特征在于所述鋼包含0.70 1. 20% C。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的軸承部件(10)，其特征在于其構(gòu)成下述中的一種的至少部分滾珠軸承、滾柱軸承、止推滾珠軸承、止推滾柱軸承、錐形止推滾柱軸承、滾珠螺桿或用于經(jīng)受交變赫茲應(yīng)力如滾動(dòng)接觸或結(jié)合的滾動(dòng)和滑動(dòng)的部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及含鋼的軸承部件(10)，所述鋼包含以重量計(jì)的10-30ppmCa、最大20ppmS和最大15ppmO以及所述鋼包含硫化物夾雜物以及小于5％的硫化物夾雜物含有包封的或嵌入的氧化物夾雜物。
文檔編號(hào)F16C33/00GK102459679SQ201080032302
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月20日
發(fā)明者I.斯特蘭德爾, T.倫德 申請(qǐng)人:Skf公司