CN106756609A - 一种轴承钢球及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.9‑1.1％，Cr：1.45‑1.6％，Si：0.15‑0.35％，Mn：0.25‑0.45％，Ni：0.05‑0.1％，Mo：0.1‑0.12％，Nb：0.01‑0.03％，Cu：0.1‑0.12％，S≤0.015％，P≤0.015％，余料为Fe；其中，满足“0.55％＜C‑11.3Nb＜0.98％”的表达式。本发明还公开了上述轴承钢球的制备方法。本发明通过各元素以合适比例相互配合，并以合适制备方法，阻止网状碳化物形成，促进球状碳化物均匀分布，使得本发明具有高而均匀的硬度和耐磨性，并具有良好弹性。

Description

一种轴承钢球及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢球技术领域，尤其涉及一种轴承钢球及其制备方法。
背景技术
轴承钢是特种钢产品中要求最为严格的产品，轴承工作条件十分恶劣，在工作时承受着极大的压力和摩擦力，所以要求轴承钢有高而均匀的硬度、耐磨性和高的弹性极限。因此需严格要求轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布。
目前，我国轴承钢球的性能较低，钢球球化退火时间长，钢球内部碳化物分布不均匀、网状碳化物多，因此需要提供新的轴承钢球，来提高轴承钢球的性能。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种轴承钢球及其制备方法，本发明通过各元素以合适比例相互配合，并以合适制备方法，阻止网状碳化物形成，促进球状碳化物均匀分布，使得本发明具有高而均匀的硬度和耐磨性，并具有良好弹性。
本发明提出的一种轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.9-1.1％，Cr：1.45-1.6％，Si：0.15-0.35％，Mn：0.25-0.45％，Ni：0.05-0.1％，Mo：0.1-0.12％，Nb：0.01-0.03％，Cu：0.1-0.12％，S≤0.015％，P≤0.015％，余料为Fe；
其中，满足“0.55％＜C-11.3Nb＜0.98％”的表达式。
优选地，其各组分的重量百分比如下：C：0.95-1.05％，Cr：1.5-1.55％，Si：0.2-0.3％，Mn：0.3-0.4％，Ni：0.06-0.08％，Mo：0.105-0.115％，Nb：0.015-0.025％，Cu：0.105-0.115％，S≤0.015％，P≤0.015％，余料为Fe。
优选地，其各组分的重量百分比如下：C：1％，Cr：1.53％，Si：0.25％，Mn：0.35％，Ni：0.07％，Mo：0.11％，Nb：0.02％，Cu：0.11％，S≤0.015％，P≤0.015％，余料为Fe。
本发明还提出了上述轴承钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、熔炼：取废钢熔炼，加入碳、铬、硅、锰、镍、钼、铜、铌，粗炼，精炼，出炉浇铸得到满足上述成分的铸锭；
S2、球化退火：取S1中得到的铸锭，进行轧制，然后调节温度至810-830℃，保温70-80min，降温至T1℃，保温1-3h，降温至T2℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球，其中，T1＝680+100×(950Nb+15C)，T2＝650+100×(800Nb+10C)，其中，C、Nb分别为碳、铌在轴承钢球中的重量百分比；
S3、热处理：取S2中得到的中间钢球，升温至820-840℃，保温30-60min，用水淬火冷却至室温，升温至400-600℃，保温30-60min，降温至190-210℃，保温4-6h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到轴承钢球。
优选地，在S2中，轧制的终轧温度为850-900℃。
优选地，在S2中，以45-55℃/h的速度降温至T1℃。
优选地，在S2中，以15-20℃/h的速度降温至T2℃。
本发明通过增加C含量，来增加本发明的耐磨性和硬度，并配合适含量的Cr，来进一步增加本发明的硬度，并与硅、锰、镍、钼、铜、铌以合适比例相互配合，增加本发明的机械性能和耐腐蚀性；通过限定0.55％＜C-11.3Nb＜0.98％的关系式，C、Nb以合适比例配比，使得在球化退火过程中，Nb对C原子产生很强的拖拽作用，增加C原子的扩散激活能，降低珠光体转变开始温度，从而减小珠光体片层间距，并且形成Nb(C，N)析出，在珠光体相变过程中，阻止C的长程扩散，从而减小珠光体的片层间距，从两方面作用达到细化珠光体的作用，增加强韧性；并且NbC可以改变铁素体和渗碳体之间的界面能，使珠光体产生离异共析，变得不规则，使得网状碳化物更加破碎，从而促进球化退火时形成球状渗碳体，增加本发明的加工性能、韧性和抗裂性能；通过限定T1＝680+100×(950Nb+15C)的关系式，在球化退火过程中，使得碳化物以球状形式形核，大大增加奥氏体中球状碳化物的数量，并在保温过程中促进部分奥氏体转变形成球状铁素体，球状碳化物均匀分布在铁素体上；通过限定T2＝650+100×(800Nb+10C)的关系式，促进奥氏体全部转化为铁素体，得到碳化物均匀分布的球化退火组织，从而大大增加本发明的加工性能、韧性和抗裂性能，为下一步的冷镦等加工步骤和热处理做准备；合适的降温速度能进一步促进球化退火组织的形成；通过选用合适的淬火温度，使得碳化物固溶进入奥氏体，增加本发明的硬度和强度，并通过淬火、回火，增加本发明的强度、韧性，消除残余应力，增加本发明的抗裂性；本发明通过各元素以合适比例相互配合，并以合适制备方法，阻止网状碳化物形成，促进球状碳化物均匀分布，从而使得本发明具有高而均匀的硬度和耐磨性，并具有良好弹性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：1％，Cr：1.53％，Si：0.25％，Mn：0.35％，Ni：0.07％，Mo：0.11％，Nb：0.02％，Cu：0.11％，S：0.01％，P：0.01％，余料为Fe。
上述轴承钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、熔炼：取废钢熔炼，加入碳、铬、硅、锰、镍、钼、铜、铌，粗炼，精炼，出炉浇铸得到满足上述成分的铸锭；
S2、球化退火：取S1中得到的铸锭，进行轧制，然后调节温度至820℃，保温75min，降温至714℃，保温2h，降温至676℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球；
S3、热处理：取S2中得到的中间钢球，升温至830℃，保温45min，用水淬火冷却至室温，升温至500℃，保温45min，降温至200℃，保温5h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到轴承钢球。
实施例2
一种轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.9％，Cr：1.6％，Si：0.15％，Mn：0.45％，Ni：0.05％，Mo：0.12％，Nb：0.01％，Cu：0.12％，S：0.015％，P：0.015％，余料为Fe。
上述轴承钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、熔炼：取废钢熔炼，加入碳、铬、硅、锰、镍、钼、铜、铌，粗炼，精炼，出炉浇铸得到满足上述成分的铸锭；
S2、球化退火：取S1中得到的铸锭，进行轧制，然后调节温度至810℃，保温80min，以45℃/h的速度降温至703℃，保温3h，以15℃/h的速度降温至667℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球，其中，轧制的终轧温度为900℃；
S3、热处理：取S2中得到的中间钢球，升温至820℃，保温60min，用水淬火冷却至室温，升温至400℃，保温60min，降温至190℃，保温6h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到轴承钢球。
实施例3
一种轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：1.1％，Cr：1.45％，Si：0.35％，Mn：0.25％，Ni：0.1％，Mo：0.1％，Nb：0.03％，Cu：0.1％，S：0.014％，P：0.014％，余料为Fe。
上述轴承钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、熔炼：取废钢熔炼，加入碳、铬、硅、锰、镍、钼、铜、铌，粗炼，精炼，出炉浇铸得到满足上述成分的铸锭；
S2、球化退火：取S1中得到的铸锭，进行轧制，然后调节温度至830℃，保温70min，以55℃/h的速度降温至725℃，保温1h，以20℃/h的速度降温至685℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球，其中，轧制的终轧温度为850℃；
S3、热处理：取S2中得到的中间钢球，升温至840℃，保温30min，用水淬火冷却至室温，升温至600℃，保温30min，降温至210℃，保温4h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到轴承钢球。
实施例4
一种轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.95％，Cr：1.55％，Si：0.2％，Mn：0.4％，Ni：0.06％，Mo：0.115％，Nb：0.015％，Cu：0.115％，S：0.013％，P：0.013％，余料为Fe。
上述轴承钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、熔炼：取废钢熔炼，加入碳、铬、硅、锰、镍、钼、铜、铌，粗炼，精炼，出炉浇铸得到满足上述成分的铸锭；
S2、球化退火：取S1中得到的铸锭，进行轧制，然后调节温度至815℃，保温78min，以47℃/h的速度降温至708℃，保温2.5h，以16℃/h的速度降温至672℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球，其中，轧制的终轧温度为880℃；
S3、热处理：取S2中得到的中间钢球，升温至825℃，保温50min，用水淬火冷却至室温，升温至450℃，保温50min，降温至195℃，保温5.5h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到轴承钢球。
实施例5
一种轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：1.05％，Cr：1.5％，Si：0.3％，Mn：0.3％，Ni：0.08％，Mo：0.105％，Nb：0.025％，Cu：0.105％，S：0.012％，P：0.012％，余料为Fe。
上述轴承钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、熔炼：取废钢熔炼，加入碳、铬、硅、锰、镍、钼、铜、铌，粗炼，精炼，出炉浇铸得到满足上述成分的铸锭；
S2、球化退火：取S1中得到的铸锭，进行轧制，然后调节温度至825℃，保温72min，以53℃/h的速度降温至720℃，保温1.5h，以18℃/h的速度降温至680℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球，其中，轧制的终轧温度为860℃；
S3、热处理：取S2中得到的中间钢球，升温至835℃，保温40min，用水淬火冷却至室温，升温至550℃，保温40min，降温至205℃，保温4.5h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到轴承钢球。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种轴承钢球，其特征在于，其各组分的重量百分比如下：C：0.9-1.1％，Cr：1.45-1.6％，Si：0.15-0.35％，Mn：0.25-0.45％，Ni：0.05-0.1％，Mo：0.1-0.12％，Nb：0.01-0.03％，Cu：0.1-0.12％，S≤0.015％，P≤0.015％，余料为Fe；
其中，满足“0.55％＜C-11.3Nb＜0.98％”的表达式。
2.根据权利要求1所述轴承钢球，其特征在于，其各组分的重量百分比如下：C：0.95-1.05％，Cr：1.5-1.55％，Si：0.2-0.3％，Mn：0.3-0.4％，Ni：0.06-0.08％，Mo：0.105-0.115％，Nb：0.015-0.025％，Cu：0.105-0.115％，S≤0.015％，P≤0.015％，余料为Fe。
3.根据权利要求1或2所述轴承钢球，其特征在于，其各组分的重量百分比如下：C：1％，Cr：1.53％，Si：0.25％，Mn：0.35％，Ni：0.07％，Mo：0.11％，Nb：0.02％，Cu：0.11％，S≤0.015％，P≤0.015％，余料为Fe。
4.一种如权利要求1-3任一项所述轴承钢球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、熔炼：取废钢熔炼，加入碳、铬、硅、锰、镍、钼、铜、铌，粗炼，精炼，出炉浇铸得到满足上述成分的铸锭；
S2、球化退火：取S1中得到的铸锭，进行轧制，然后调节温度至810-830℃，保温70-80min，降温至T1℃，保温1-3h，降温至T2℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球，其中，T1＝680+100×(950Nb+15C)，T2＝650+100×(800Nb+10C)，其中，C、Nb分别为碳、铌在轴承钢球中的重量百分比；
S3、热处理：取S2中得到的中间钢球，升温至820-840℃，保温30-60min，用水淬火冷却至室温，升温至400-600℃，保温30-60min，降温至190-210℃，保温4-6h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到轴承钢球。
5.根据权利要求4所述轴承钢球的制备方法，其特征在于，在S2中，轧制的终轧温度为850-900℃。
6.根据权利要求4或5所述轴承钢球的制备方法，其特征在于，在S2中，以45-55℃/h的速度降温至T1℃。
7.根据权利要求4-6任一项所述轴承钢球的制备方法，其特征在于，在S2中，以15-20℃/h的速度降温至T2℃。
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