CN106521364A - 一种高强度抗磨轴承钢及其制备方法 - Google Patents

一种高强度抗磨轴承钢及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度抗磨轴承钢及其制备方法,该钢化学成分组成按重量百分比计如下:碳0.8‑1.2、锰3.5‑5.5、硅0.6‑0.8、铬0.3‑0.4、钛3.2‑3.6、钼1.0‑1.2、N 0.3‑0.5、V 0.8‑1.0、Nb0.03‑0.06、镍6‑8、铝0.3‑0.4、稀土元素0.01‑0.03、磷≦0.01、硫≦0.01、余量为铁。本发明的高强度抗磨轴承钢具有耐磨性好、抗疲劳强度高、耐冲击、强度高等优点,同时提高了耐腐蚀性能,保证了轴承在恶劣环境和受力复杂状况下能使用,使用寿命长。

Description

一种高强度抗磨轴承钢及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及轴承技术领域,具体地说是涉及一种高强度抗磨轴承钢及其制备方法。
背景技术
[0002]轴承是机械中的固定机件,当其他机件在轴上彼此产生相对运动时,用来保持轴的中心位置及控制该运动的机件,广泛应用于航空、航天、国防、大型机械设备等领域。轴承寿命是评判轴承优劣关键指标,而精度和材料又是影响轴承寿命的关键指标,随着现代设备制造业发展,轴承逐渐由精度的研究转向材料的研究,所以当今高端轴承研究基本上是轴承材料的研究。
[0003]轴承的材料是轴承钢,目前的轴承钢在一些恶劣条件下使用时,耐磨度、硬度、脆性、韧性和耐腐蚀性能不能满足要求。
发明内容
[0004] 本发明的目的是克服现有技术的不足,提供一种高强度抗磨轴承钢及其制备方法,具有耐磨性好、抗疲劳强度高、耐冲击、强度高等优点,同时提高了耐腐蚀性能,保证了轴承在恶劣环境和受力复杂状况下能使用,使用寿命长。
[0005] 为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0006] —种高强度抗磨轴承钢,该钢化学成分组成按重量百分比计如下:碳0.8-1.2、锰3.5-5.5、硅0.6-0.8、铬0.3-0.4、钛3.2-3.6、钼1.0-1.2、Ν 0.3_0.5、V 0.8-1.0、Nb0.03-0.06、镍6-8、铝0.3-0.4、稀土元素0.01-0.03、磷兰0.01、硫兰0.01、余量为铁。
[0007] 优选地,所述的高强度抗磨轴承钢,该钢化学成分组成按重量百分比计如下:碳1.0、锰 4.5、硅 0.7、铬 0.3、钛 3.4、钼1.1、N 0.4,V 0.9、Nb0.05、镍7、铝0.3、稀土元素0.02、磷兰0.01、硫兰0.01、余量为铁。
[0008] 所述的高强度抗磨轴承钢的制备方法,包括以下制备步骤:
[0009] (I)冶炼:向电炉内加入工业纯铁、锰铁、工业纯铝等合金及金属原料,加热使之全部融化,在1730-1750°C温度下维持30分钟,加入熔炼液体重量0.2-0.5%的变质剂对熔炼后液体进行变质处理,出炉温度为1550-1600°C ;
[0010] (2)浇铸:加入到铸模中成型,得到初品,浇铸温度为1200-1230 V ;
[0011] (3)热处理:将初品升温至900-950°C,保温处理1-2小时,冷却至500-550°C进行空冷处理;然后再升温至1160-1200°C,保温处理1-2小时,再进行水淬处理,水淬处理是先将产品浸入处于常温状态的盐浴介质中进行间隙式淬火20分钟,再进行整体淬火30小时,淬火过程中盐浴介质温度控制在160-170 0C,淬火时中度搅拌。
[0012]步骤(I)中所述的变质剂由 Re 10%,Ca 6%,V 2%,Mo 3%,Mg 17%,Fe 62% 组成。
[0013]与已有技术相比,本发明的有益效果如下:
[0014] 本发明各合金元素比例合理,合理设置锰、碳的比例合理,保证了轴承钢的强度、硬度、抗冲击性及耐磨性;加热氮,氮作为奥氏体化元素代替现有钢中高含量的镍,减少了成本;加入可形成保护膜的铬、镍、铝、钛,可以提高耐腐性能;铬的比例控制在0.3-0.4%,能形成保护轴承钢不受大气腐蚀的稳定的钝化膜,提高了其抗氧化能力,另外,铬和钼协同作用提高了轴承钢的抗氯化物腐蚀的能力;添加稀土元素,稀土元素可促进氧化膜的形成,减少腐蚀发生,改善氧化膜的粘附性和致密性,使腐蚀的孕育期延长,从而降低氧化腐蚀速度,延长使用寿命;同时加入N、V、Nb,形成VN、NbN等化合物弥散项来细化晶粒,提高材料淬火后强度、显微硬度和断裂韧性,从而提高轴承钢的耐磨性能和抗疲劳强度,保证了轴承在恶劣环境和受力复杂状况下使用。本发明的轴承钢具有耐磨性好、抗疲劳强度高、耐冲击、强度高等优点,同时提高了耐腐蚀性能,本发明的轴承钢的特点:硬度(HRC) ^60,抗拉强度(MPa)彡1750,延伸率(%)彡48,冲击韧性(J/cm2)彡152。
具体实施方式
[0015]下面结合实施例对本发明作进一步的描述,以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施,但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0016] 实施例1:
[0017] —种高强度抗磨轴承钢,该钢化学成分组成按重量百分比计如下:碳0.8、锰5.5、娃0.6、铬0.3、钛3.2、钼1.0、N 0.3、V 0.8、Nb0.03、镍6、铝0.3、稀土元素0.01、磷兰0.01、硫兰0.01、余量为铁。
[0018] 所述的高强度抗磨轴承钢的制备方法,包括以下制备步骤:
[0019] (I)冶炼:向电炉内加入工业纯铁、锰铁、工业纯铝等合金及金属原料,加热使之全部融化,在1730 °C温度下维持30分钟,加入熔炼液体重量0.2 %的变质剂对熔炼后液体进行变质处理,出炉温度为1550°C ;
[0020] (2)浇铸:加入到铸模中成型,得到初品,浇铸温度为1200°C ;
[0021] (3)热处理:将初品升温至900°C,保温处理2小时,冷却至500°C进行空冷处理;然后再升温至1160°C,保温处理2小时,再进行水淬处理,水淬处理是先将产品浸入处于常温状态的盐浴介质中进行间隙式淬火20分钟,再进行整体淬火30小时,淬火过程中盐浴介质温度控制在160°C,淬火时中度搅拌。
[0022]步骤(I)中所述的变质剂由 Re 10%,Ca 6%,V 2%,Mo 3%,Mg 17%,Fe 62% 组成。
[0023] 本实施例1的轴承钢的特点:硬度(HRC): 68,抗拉强度(MPa): 1860,延伸率(%)::52,冲击韧性(J/cm2):159o
[0024] 实施例2:
[0025] —种高强度抗磨轴承钢,该钢化学成分组成按重量百分比计如下:碳1.0、锰4.5、娃0.7、铬0.3、钛3.4、钼1.1、N 0.4、V 0.9、Nb0.05、镍7、铝0.3、稀土元素0.02、磷兰0.01、硫兰0.01、余量为铁。
[0026] 所述的高强度抗磨轴承钢的制备方法,包括以下制备步骤:
[0027] (I)冶炼:向电炉内加入工业纯铁、锰铁、工业纯铝等合金及金属原料,加热使之全部融化,在1740 °C温度下维持30分钟,加入熔炼液体重量0.3 %的变质剂对熔炼后液体进行变质处理,出炉温度为1580°C ;
[0028] (2)浇铸:加入到铸模中成型,得到初品,浇铸温度为1220°C ;
[0029] (3)热处理:将初品升温至930°C,保温处理I小时,冷却至530°C进行空冷处理;然后再升温至1180°C,保温处理I小时,再进行水淬处理,水淬处理是先将产品浸入处于常温状态的盐浴介质中进行间隙式淬火20分钟,再进行整体淬火30小时,淬火过程中盐浴介质温度控制在165°C,淬火时中度搅拌。
[0030]步骤(I)中所述的变质剂由 Re 10%,Ca 6%,V 2%,Mo 3%,Mg 17%,Fe 62% 组成。
[0031] 本实施例2的轴承钢的特点:硬度(HRC): 89,抗拉强度(MPa): 2050,延伸率(%):59,冲击韧性(J/cm2):1790
[0032] 实施例3:
[0033] 一种高强度抗磨轴承钢,该钢化学成分组成按重量百分比计如下:碳1.2、锰3.5、娃 0.8、铬 0.4、钛 3.6、钼1.2、N 0.5、V I.0、Nb0.06、镍 8、铝 0.4、稀土元素 0.03、磷兰 0.01、硫兰0.01、余量为铁。
[0034] 所述的高强度抗磨轴承钢的制备方法,包括以下制备步骤:
[0035] (I)冶炼:向电炉内加入工业纯铁、锰铁、工业纯铝等合金及金属原料,加热使之全部融化,在1750 °C温度下维持30分钟,加入熔炼液体重量0.5 %的变质剂对熔炼后液体进行变质处理,出炉温度为1600°C ;
[0036] (2)浇铸:加入到铸模中成型,得到初品,浇铸温度为1230°C ;
[0037] (3)热处理:将初品升温至950°C,保温处理2小时,冷却至550°C进行空冷处理;然后再升温至1200°C,保温处理I小时,再进行水淬处理,水淬处理是先将产品浸入处于常温状态的盐浴介质中进行间隙式淬火20分钟,再进行整体淬火30小时,淬火过程中盐浴介质温度控制在170°C,淬火时中度搅拌。
[0038]步骤(I)中所述的变质剂由 Re 10%,Ca 6%,V 2%,Mo 3%,Mg 17%,Fe 62% 组成。
[0039] 本实施例3的轴承钢的特点:硬度(HRC): 66,抗拉强度(MPa): 1950,延伸率(%):55,冲击韧性(68J/cm2):161。

Claims (4)

1.一种高强度抗磨轴承钢,其特征在于:该钢化学成分组成按重量百分比计如下:碳0.8-1.2、锰3.5-5.5、硅0.6-0.8、铬0.3-0.4、钛3.2-3.6、钼1.0-1.2、Ν0.3-0.5、V0.8-1.0、Nb0.03-0.06、镍 6-8、铝 0.3-0.4、稀土元素 0.01-0.03、磷兰0.01、硫兰0.01、余量为铁。
2.根据权利要求1所述的高强度抗磨轴承钢,其特征在于:该钢化学成分组成按重量百分比计如下:碳1.0、锰4.5、硅0.7、铬0.3、钛3.4、钼1.1、陬.4、¥0.9、恥0.05、镍7、铝0.3、稀土元素0.02、磷兰0.01、硫兰0.01、余量为铁。
3.根据权利要求1所述的高强度抗磨轴承钢的制备方法,其特征在于:包括以下制备步骤: (I)冶炼:向电炉内加入工业纯铁、锰铁、工业纯铝等合金及金属原料,加热使之全部融化,在1730-1750 °C温度下维持30分钟,加入熔炼液体重量0.2-0.5%的变质剂对熔炼后液体进行变质处理,出炉温度为1550-1600°C ; ⑵浇铸:加入到铸模中成型,得到初品,浇铸温度为1200-1230 °C; (3)热处理:将初品升温至900-950°C,保温处理1-2小时,冷却至500-550°C进行空冷处理;然后再升温至1160-120(TC,保温处理1-2小时,再进行水淬处理,水淬处理是先将产品浸入处于常温状态的盐浴介质中进行间隙式淬火20分钟,再进行整体淬火30小时,淬火过程中盐浴介质温度控制在160-170 0C,淬火时中度搅拌。
4.根据权利要求3所述的高强度抗磨轴承钢的制备方法,其特征在于:步骤(I)中所述的变质剂按重量比由Rel0%、Ca6%、V2%、Mo3%、Mgl7%、Fe62%组成。
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