一種新型的軸承鋼的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新型的軸承鋼，屬于金屬材料和軸承的領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 軸承是允許兩個(gè)部件之間進(jìn)行受限相對(duì)運(yùn)動(dòng)的裝置。滾動(dòng)零件軸承包含內(nèi)滾道和 外滾道以及大量設(shè)置在它們之間的滾動(dòng)零件（滾珠或滾柱）。對(duì)于長(zhǎng)期可靠性和性能而 言，重要的是不同零件對(duì)滾動(dòng)接觸疲勞、磨損和蠕變具有高的耐受性。隨著機(jī)械制造業(yè)，特 別是汽車(chē)、航空、原子能工業(yè)等的迅速發(fā)展，對(duì)軸承的性能要求不斷提高，如需要高溫、高 速、高負(fù)荷、耐蝕等苛刻條件下工作的特種軸承。為適應(yīng)這些軸承的需求，各國(guó)相繼研制和 開(kāi)發(fā)了一批具有特殊性能的新鋼種，形成了高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫 軸承鋼等軸承材料。其中高碳鉻軸承鋼，尤其是52100鋼（相當(dāng)于中國(guó)的GCrl5)，由于綜 合性能良好、生產(chǎn)簡(jiǎn)便、價(jià)格較低等優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛使用。高碳鉻軸承鋼每年的生產(chǎn)量占世 界軸承鋼總產(chǎn)量的80%以上。
[0003] 雖然我國(guó)已成為軸承鋼制造大國(guó)，但離軸承鋼制造強(qiáng)國(guó)還有相當(dāng)距離，主要表現(xiàn) 在以下幾個(gè)方面：（1)軸承鋼品種、規(guī)格不全，低檔次較多，高檔次較少。高質(zhì)量、高性能軸 承鋼品種少。從品種方面，尚未形成高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、中碳軸承鋼、高淬透性軸 承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼等專用軸承材料系列。高純潔度的精品軸承鋼的比例較低。 (2)軸承鋼鋼材的質(zhì)量、性能穩(wěn)定性較差，外觀質(zhì)量欠佳。（3)軸承鋼的專業(yè)化生產(chǎn)程度較 低。中國(guó)軸承鋼分散在幾十個(gè)企業(yè)生產(chǎn)，大部分生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)工藝裝備不配套，特別是 成品工序的裝備及其相關(guān)在線檢測(cè)手段落后，從而制約國(guó)產(chǎn)軸承鋼總體質(zhì)量的提高和性 能的穩(wěn)定。轎車(chē)軸承用鋼、高速鐵路軸承用鋼、進(jìn)口裝備用專用軸承用鋼、部分高精度、高附 加值和在特殊工況條件下使用的專用軸承仍需進(jìn)口。
[0004] 中國(guó)專利2010080041975. 9，發(fā)明名稱軸承鋼。該發(fā)明提供了新型軸承鋼組合物和 形成軸承的方法。該軸承鋼組合物包含：碳〇. 4至0. 8重量％ ;氮0. 1至0. 2重量％ ;鉻 12至18重量％ ;鑰0.7至1.3重量％ ;硅0.3至1重量％ ;錳0.2至0.8重量％;以及 鐵78至86. 3重量％。本發(fā)明的不足是由于軸承鋼中含有較多的雜質(zhì)，影響了軸承鋼的高 耐磨性。
[0005] 中國(guó)專利201310163627. X，發(fā)明名稱為一種滲碳軸承鋼。本發(fā)明公開(kāi)了 一種滲碳軸承鋼，其化學(xué)元素質(zhì)量百分含量為：碳：〇. 10-0. 16% ;錳：0. 40-0. 90% ; 硅：0· 15-0. 40% ;鉻：1· 30-1. 80% ;鎳：3· 10-3. 80% ;鑰：0· 02-0. 09% ;鋁：0· 015-0. 040% ; 氮：0.0040-0. 0070% ;鋁 / 氮彡 3 ;氧彡 0.0010% ;磷彡 0.020% ;硫：0.005-0. 020% ;鈦 彡0· 0020% ;銅彡0· 15% ;錫彡0· 025% ;銻彡0· 015% ;砷彡0· 030% ;余量為Fe及不可 避免的雜質(zhì)。該發(fā)明存在的問(wèn)題是滲碳過(guò)程中往往在鋼中產(chǎn)生氣孔，從而使軸承鋼的強(qiáng)韌 性難以滿足需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了滿足對(duì)軸承鋼機(jī)械性能和使用壽命的嚴(yán)格要求。為了解決晶粒易粗大以及強(qiáng) 韌性匹配問(wèn)題，特別是對(duì)于滿足重載軸承，本發(fā)明旨在提供一種新型的軸承鋼配方，來(lái)解決 以上所提出的問(wèn)題。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：（1)控制氧含量，非金屬夾雜物中 對(duì)軸承疲勞壽命危害最大的是氧化物系夾雜物，氧含量越高，不僅造成氧化物夾雜數(shù)量增 多，而且尺寸增大，對(duì)疲勞壽命的危害也就顯著加劇。因此最直接的手段就是控制鋼中的氧 含量但氧含量降至一定水平，繼續(xù)降低氧含量對(duì)疲勞壽命的提高作用不明顯，所以氧含量 并非越低越好，而是應(yīng)有一個(gè)基于試驗(yàn)分析驗(yàn)證的科學(xué)認(rèn)識(shí)。（2)降低鈦含量，鈦屬于殘余 元素，含量很低，過(guò)去在標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有明確規(guī)定其控制指標(biāo)。但研究發(fā)現(xiàn)，鈦型夾雜物危害很 大，因?yàn)樘嫉仯伒葕A雜物具有很高的剛性，并在幾何形狀上呈棱角狀，因而極易 造成應(yīng)力集中，誘發(fā)疲勞裂紋。另外，氮化鈦比氧化物更容易產(chǎn)生偏析，因此，現(xiàn)在高質(zhì)量軸 承鋼都增加了對(duì)鈦含量的規(guī)定，通常要求小于，先進(jìn)水平可達(dá)左右。高純凈度鋼的壽命離散 性及可靠性氧含量降至甚至是以下的高純凈度鋼，其疲勞壽命分散性會(huì)更大，有時(shí)會(huì)嚴(yán)重 影響對(duì)可靠性水平的控制。這是由于盡管鋼中的非金屬夾雜物等缺陷很少，但若出現(xiàn)在工 作表面上或最大應(yīng)力的次表面區(qū)域中，將導(dǎo)致軸承很快出現(xiàn)早期疲勞剝落！這其中，所存 在的極少量的大尺寸非金屬夾雜物（實(shí)質(zhì)是在非金屬夾雜物周?chē)纬傻钠趽p傷區(qū)域中 的裂紋長(zhǎng)度），對(duì)于無(wú)異物混入的清潔潤(rùn)滑環(huán)境下工作的軸承而言，更是主要原因。（3)采 用新的夾雜物評(píng)定方法，如極值統(tǒng)計(jì)法來(lái)替代原ASTM E45法等，以改善煉鋼工藝技術(shù)，控 制非金屬夾雜物的數(shù)量，尺寸和分布，尤其是控制大尺寸夾雜物的數(shù)量及出現(xiàn)在工作表面 上的概率，對(duì)于顯著減小軸承壽命的離散性，即提高軸承壽命的可靠性是非常有效的。除非 金屬夾雜物外，接觸疲勞壽命對(duì)鋼的組織均勻性也非常敏感，粗大碳化物同樣是產(chǎn)生疲勞 剝落的優(yōu)先源區(qū)。在氧含量及氧化物夾雜含量極低的高純凈鋼中，這一影響尤其突出。因 此，應(yīng)采用多種措施來(lái)細(xì)化均勻碳化物，如電磁攪拌均勻化（高溫?cái)U(kuò)散）退火〃控軋控冷 〃可控氣氛連續(xù)球化退火等！壓縮比也是保證碳化物細(xì)化均勻〃提高材料致密度〃改善材 料力學(xué)性能和疲勞強(qiáng)度的一個(gè)重要手段。軸承鋼坯，尤其是對(duì)于連鑄坯，需要加大壓縮比來(lái) 改善其心部缺陷，如對(duì)于普通碳素鋼的連鑄坯，壓縮比為4倍左右時(shí)就可滿足要求；對(duì)于 優(yōu)質(zhì)碳素鋼與合金鋼連鑄坯，最小壓縮比不低于10倍。
[0008] 本發(fā)明中新型的軸承鋼，其化學(xué)元素質(zhì)量百分含量為：碳：0. 12-0. 18% ;鉻： 0· 05-0. 25% ;硫：0· 001-0. 005% ;鎳：3· 10-3. 50% ;鋁：0· 015-0. 040% ;釩：0· 04-0. 08% ; 錳：0.5-1. 0%;鋁/氮彡2 ;氧彡0.0010% ;磷彡0.020% ;余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0009] 本發(fā)明采用了全新的工藝技術(shù)，解決了現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品性能不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，能最大 程度的滿足高強(qiáng)度高耐久度軸承鋼的要求，大大提高了產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0010] 實(shí)施例 1 :碳：0· 15% ;鉻：0· 05% ;硫：0· 001% ;鎳：3· 20% ;鋁：0· 015% ;釩：0· 04% ;錳：1.0% ;鋁/氮彡4 ;氧彡0.0010% ;磷彡0.020% ;余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
[0011] 實(shí)施例 2 :碳：0· 18% ;鉻：0· 15% ;硫：（λ 005% ;鎳：3· 10% ;鋁：0· 020% ;釩： 0. 04% ;錳：0.5% ;鋁/氮彡2 ;氧彡0.0010% ;磷彡0.020% ;余量為Fe及不可避免的雜 質(zhì)。 ]
[0012] 實(shí)施例 3 :碳：0· 16% ;鉻：0· 25% ;硫：0· 001% ;鎳：3. 50 % ;鋁：0· 040% ;釩： 0.08% ;錳：0.7% ;鋁/氮彡2 ;氧彡0.0010% ;磷彡0.020% ;余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。[0013] 表1各種實(shí)施低合金鋼性能對(duì)比。
]
[0014] 實(shí)驗(yàn)表明本發(fā)明所示的軸承鋼具有良好的機(jī)械性能和疲勞強(qiáng)度，同時(shí)降低了鋼的 過(guò)熱敏感性和脫碳傾向。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型的軸承鋼，其特征在于：其化學(xué)元素質(zhì)量百分含量為：碳：〇. 12-0. 18% ;鉻：0· 05-0. 25% ;硫：0· 001-0. 005% ;鎳：3· 10-3. 50% ;鋁：0· 015-0. 040% ;釩： 0.04-0.08% ;錳：0.5-1.0% ;鋁 / 氮彡 2 ;氧彡 0.0010% ;磷彡 0.020% ;余量為 Fe 及不 可避免的雜質(zhì)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的軸承鋼，其特征在于：碳：0.15% ;鉻：0.05% ; 硫：0.001% ;鎳：3.20% ;鋁：0.015% ;釩：0.04% ;錳：1.0% ;鋁 / 氮彡 4 ;氧彡 0.0010% ; 磷< 0.020% ;余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的軸承鋼，其特征在于：碳：0. 18% ;鉻：0. 15% ;硫： 0.005% ;鎳：3.10% ;鋁：0.020% ;釩：0.04% ;錳：0.5% ;鋁 / 氮彡 2 ;氧彡 0.0010% ;磷 < 0.020% ;余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型的軸承鋼，其特征在于：碳：0.16% ;鉻：0.25% ; 硫：0.001% ;鎳：3.50 % ;鋁：0.040% ;釩：0.08% ;錳：0.7%;鋁 / 氮彡 2 ;氧彡 0. 0010% ;磷< 0.020% ;余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種新型的軸承鋼的配方，涉及一種新型的軸承鋼，屬于金屬材料和軸承的領(lǐng)域。為了解決晶粒易粗大以及強(qiáng)韌性匹配問(wèn)題，特別是對(duì)于滿足重載軸承，本發(fā)明旨在提供一種新型的軸承鋼配方，其化學(xué)元素質(zhì)量百分含量為：碳：0.12-0.18%；鉻：0.05-0.25%；硫:0.001-0.005%；鎳：3.10-3.50%；鋁：0.015-0.040%；釩：0.04-0.08%；錳：0.5-1.0%；鋁/氮≥2；氧≤0.0010%；磷≤0.020%；余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
【IPC分類】C22C38/46
【公開(kāi)號(hào)】CN105648355
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】趙儉
【申請(qǐng)人】趙儉
【公開(kāi)日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2014年11月14日