CN106834956A - 一种耐磨轴承钢球及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨轴承钢球及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.8‑0.9％，Cr：1.5‑1.65％，Si：0.1‑0.3％，Mn：0.4‑0.6％，Ni：0.01‑0.03％，Mo：0.2‑0.4％，Al：0.3‑0.4％，V：0.1‑0.2％，S≤0.01％，P≤0.01％，余料为Fe；其中，满足“C‑0.8Al‑1.3V＜0.51％”的表达式。本发明还公开了上述耐磨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，并配以合适制备方法，促进形成细小球状碳化物并在钢球中均匀分布，缩短球化退火时间，促进碳化物大量固溶，大大增加本发明的耐磨性、硬度、强度和韧性，并消除残余应力。

Description

一种耐磨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，尤其涉及一种耐磨轴承钢球及其制备方法。
背景技术
轴承的工作条件十分恶劣，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和耐磨性，以及高的弹性极限。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。
为了增强轴承钢球的耐磨性、硬度、强度和韧性，通常需要通过球化退火使得轴承钢球中渗碳体球化得到粒状珠光体，改善其硬度、切削加工性能、得到理想的淬火组织，再经过最终热处理后，轴承钢球才能具有高的强度和韧性，以及高的硬度、耐磨性和接触疲劳抗力，从而提高零件的使用寿命。
目前，我国轴承钢球虽然能满足国内需要，但是与国外轴承钢球相比，其耐磨性、强度、硬度、韧性均较低。不合适的球化退火和热处理工艺，会导致钢球内部碳化物分布不均匀，使得钢球性能较低，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，本发明提出了一种耐磨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，并配以合适制备方法，促进形成细小球状碳化物并在钢球中均匀分布，缩短球化退火时间，促进碳化物大量固溶，大大增加本发明的耐磨性、硬度、强度和韧性，并消除残余应力。
本发明提出的一种耐磨轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.8-0.9％，Cr：1.5-1.65％，Si：0.1-0.3％，Mn：0.4-0.6％，Ni：0.01-0.03％，Mo：0.2-0.4％，Al：0.3-0.4％，V：0.1-0.2％，S≤0.01％，P≤0.01％，余料为Fe；
其中，满足“C-0.8Al-1.3V＜0.51％”的表达式。
优选地，其各组分的重量百分比如下：C：0.82-0.88％，Cr：1.55-1.6％，Si：0.15-0.25％，Mn：0.45-0.55％，Ni：0.015-0.025％，Mo：0.25-0.35％，Al：0.33-0.37％，V：0.12-0.18％，S≤0.01％，P≤0.01％，余料为Fe。
优选地，其各组分的重量百分比如下：C：0.85％，Cr：1.58％，Si：0.2％，Mn：0.5％，Ni：0.02％，Mo：0.3％，Al：0.35％，V：0.15％，S≤0.01％，P≤0.01％，余料为Fe。
本发明还提出了上述耐磨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、铝、钒，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820-840℃，保温50-70min，降温至T1℃，保温2-3h，接着降温至650-660℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球，其中，T1＝630+100×(218Al+113V)，其中，Al、V分别为铝、钒在耐磨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850-870℃，保温20-40min，淬火冷却至室温，升温至170-190℃，保温5-7h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到耐磨轴承钢球。
优选地，在S2中，轧制的终轧温度为880-900℃。
优选地，在S2中，以2-4℃/min的速度降温至T1℃。
优选地，在S2中，以10-15℃/h的速度降温至650-660℃。
本发明通过C、Cr相互配合，增加其硬度和耐磨性，并与硅、锰、镍、钼相互配合，增加其韧性和抗裂性能；并通过限定C-0.8Al-1.3V＜0.51％的关系式，C、V相互配合形成含钒碳化物，大大增加本发明的耐磨性能，V、Al、C相互配合，促使在球化退火过程中，降低珠光体形变温度，减小珠光体片层间距，促进形成球状渗碳体，并且Al与N可以形成细小且弥散分布的氮化铝，V与C形成含钒碳化物，二者相互配合可以细化晶粒，防止球状碳化物长大变粗，使其保持在较小粒径，另外Al、V相互配合，降低珠光体形变温度，缩短球化时间，增加形变储能，促进C在钢中均匀扩散，从而促进球化退火时形成细小球状渗碳体并在钢球内部均匀分散；通过限定T1＝630+100×(218Al+113V)的关系式，通过Al、V相互配合，可以降低珠光体形变温度、扩大球化退火温度范围，以较快降温速度进行球化退火，大大缩短球化退火时间，并确保网状碳化物全部球化形成细小球状渗碳体并在钢球内部均匀分散，大大增加本发明的韧性和抗裂性，从而为后期的加工和热处理做好准备；并通过选用合适的淬火温度，使得碳化物大量固溶，大大增加本发明的耐磨性、硬度、强度和韧性，并通过回火，增加本发明的稳定性和韧性，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，并配以合适制备方法，促进形成细小球状碳化物并在钢球中均匀分布，缩短球化退火时间，促进碳化物大量固溶，大大增加本发明的耐磨性、硬度、强度和韧性，并消除残余应力。
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
一种耐磨轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.85％，Cr：1.58％，Si：0.2％，Mn：0.5％，Ni：0.02％，Mo：0.3％，Al：0.35％，V：0.15％，S：0.005％，P：0.005％，余料为Fe。
上述耐磨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、铝、钒，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60min，降温至723℃，保温2.5h，接着降温至655℃，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860℃，保温30min，淬火冷却至室温，升温至180℃，保温6h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到耐磨轴承钢球。
实施例2
一种耐磨轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.8％，Cr：1.65％，Si：0.1％，Mn：0.6％，Ni：0.01％，Mo：0.4％，Al：0.3％，V：0.2％，S：0.01％，P：0.01％，余料为Fe。
上述耐磨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、铝、钒，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70min，以2℃/min的速度降温至718℃，保温3h，接着以10℃/h的速度降温至660℃，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870℃，保温20min，淬火冷却至室温，升温至190℃，保温5h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到耐磨轴承钢球。
实施例3
一种耐磨轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.9％，Cr：1.5％，Si：0.3％，Mn：0.4％，Ni：0.03％，Mo：0.2％，Al：0.4％，V：0.1％，S：0.08％，P：0.09％，余料为Fe。
上述耐磨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、铝、钒，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840℃，保温50min，以4℃/min的速度降温至728℃，保温2h，接着以15℃/h的速度降温至650℃，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850℃，保温40min，淬火冷却至室温，升温至170℃，保温7h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到耐磨轴承钢球。
实施例4
一种耐磨轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.82％，Cr：1.6％，Si：0.15％，Mn：0.55％，Ni：0.015％，Mo：0.35％，Al：0.33％，V：0.18％，S：0.007％，P：0.008％，余料为Fe。
上述耐磨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、铝、钒，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65min，以2.5℃/min的速度降温至722℃，保温2.8h，接着以11℃/h的速度降温至658℃，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885℃；
S3、热处理：取S2中得到的中间钢球，升温至865℃，保温25min，淬火冷却至室温，升温至185℃，保温5.5h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到耐磨轴承钢球。
实施例5
一种耐磨轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.88％，Cr：1.55％，Si：0.25％，Mn：0.45％，Ni：0.025％，Mo：0.25％，Al：0.37％，V：0.12％，S：0.006％，P：0.006％，余料为Fe。
上述耐磨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、铝、钒，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835℃，保温55min，以3.5℃/min的速度降温至724℃，保温2.2h，接着以13℃/h的速度降温至652℃，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895℃；
S3、热处理：取S2中得到的中间钢球，升温至855℃，保温35min，淬火冷却至室温，升温至175℃，保温6.5h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到耐磨轴承钢球。
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)

1.一种耐磨轴承钢球，其特征在于，其各组分的重量百分比如下：C：0.8-0.9％，Cr：1.5-1.65％，Si：0.1-0.3％，Mn：0.4-0.6％，Ni：0.01-0.03％，Mo：0.2-0.4％，Al：0.3-0.4％，V：0.1-0.2％，S≤0.01％，P≤0.01％，余料为Fe；
其中，满足“C-0.8Al-1.3V＜0.51％”的表达式。
2.根据权利要求1所述耐磨轴承钢球，其特征在于，其各组分的重量百分比如下：C：0.82-0.88％，Cr：1.55-1.6％，Si：0.15-0.25％，Mn：0.45-0.55％，Ni：0.015-0.025％，Mo：0.25-0.35％，Al：0.33-0.37％，V：0.12-0.18％，S≤0.01％，P≤0.01％，余料为Fe。
3.根据权利要求1或2所述耐磨轴承钢球，其特征在于，其各组分的重量百分比如下：C：0.85％，Cr：1.58％，Si：0.2％，Mn：0.5％，Ni：0.02％，Mo：0.3％，Al：0.35％，V：0.15％，S≤0.01％，P≤0.01％，余料为Fe。
4.一种如权利要求1-3任一项所述耐磨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、铝、钒，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820-840℃，保温50-70min，降温至T1℃，保温2-3h，接着降温至650-660℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球，其中，T1＝630+100×(218Al+113V)，其中，Al、V分别为铝、钒在耐磨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850-870℃，保温20-40min，淬火冷却至室温，升温至170-190℃，保温5-7h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到耐磨轴承钢球。
5.根据权利要求4所述耐磨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880-900℃。
6.根据权利要求4或5所述耐磨轴承钢球的制备方法，其特征在于，在S2中，以2-4℃/min的速度降温至T1℃。
7.根据权利要求4-6任一项所述耐磨轴承钢球的制备方法，其特征在于，在S2中，以10-15℃/h的速度降温至650-660℃。
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