CN106893934A - 一种耐腐蚀承钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀承钢及其制备方法，所述耐腐蚀承钢由以下按照化学成分重量百分比的组分组成：C：1％、Si：0.2％、Mn：0.3％、Cr：0.4％、Al：0.2％、N：0.35％、Mo：1％、P：0.03％、Ti：4％、Co：14％、V：0.4％、Ni：1.2％、Nd：0.03％、Ce：0.04％、Pr：0.03％、Sc：0.03％、W：1.2％、余量为Fe和杂质。本发明同时在钢中加入铈、钕、钪、铬、镨、镍、钛等元素，提高了轴承钢、耐磨耐蚀性、耐高温性，降低生产成本，延长使用寿命；具有硬度高、不易变形、耐磨蚀性强、耐高温、耐腐蚀等特点，适用于高温磨蚀环境，具有更优良的耐滚动疲劳寿命特性。

Description

一种耐腐蚀承钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种合金结构钢，具体是一种耐腐蚀承钢及其制备方法。
背景技术
随制造业、高速铁路、航空航天、船舶的快速发展发展，对高载荷、长寿命和耐腐蚀的高强度轴承齿轮用钢需求增加，需要钢既具有高强度又要具有高的韧性和良好的耐腐蚀能力，近年来国际上许多国家在此领域投入了大量的人力物力进行开发研究，不断有新的钢种的出现，以替代传统材料，提高韧性和服役环境下的寿命。
轴承是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件，它的主要功能是支撑机械旋转体，用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两类。
过去常用的9Cr18全硬化轴承齿轮钢由于网状碳化物的存在，疲劳寿命一直没有达到使用的预期效果，而以9310、M50NiL为代表的渗碳轴承钢虽然改善了韧性提高了寿命，但由于钢的整体强度不足以及钢中Cr含量较低，在高载荷和腐蚀环境中的表现不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强度高、耐腐蚀的耐腐蚀承钢及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐腐蚀承钢，由以下按照化学成分重量百分比的组分组成：C：0.95-1.05％、Si：0.15-0.25％、Mn：0.25-0.35％、Cr：0.3-0.5％、Al：0.15-0.25％、N：0.3-0.4％、Mo：0.8-1.2％、P：0.01-0.05％、Ti：3-5％、Co：12-16％、V：0.3-0.5％、Ni：1-1.4％、Nd：0.01-0.05％、Ce：0.02-0.06％、Pr：0.01-0.05％、Sc：0.01-0.05％、W：1-1.5％、余量为Fe和杂质。
作为本发明进一步的方案：所述耐腐蚀承钢，由以下按照化学成分重量百分比的组分组成：C：0.98-1.02％、Si：0.18-0.22％、Mn：0.28-0.32％、Cr：0.35-0.45％、Al：0.18-0.22％、N：0.32-0.38％、Mo：0.9-1.1％、P：0.02-0.04％、Ti：3.5-4.5％、Co：13-15％、V：0.35-0.45％、Ni：1.1-1.3％、Nd：0.02-0.04％、Ce：0.03-0.05％、Pr：0.02-0.04％、Sc：0.02-0.04％、W：1.1-1.4％、余量为Fe和杂质。
作为本发明再进一步的方案：所述耐腐蚀承钢，由以下按照化学成分重量百分比的组分组成：C：1％、Si：0.2％、Mn：0.3％、Cr：0.4％、Al：0.2％、N：0.35％、Mo：1％、P：0.03％、Ti：4％、Co：14％、V：0.4％、Ni：1.2％、Nd：0.03％、Ce：0.04％、Pr：0.03％、Sc：0.03％、W：1.2％、余量为Fe和杂质。
所述耐腐蚀承钢的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量百分比配置合金成分后采用真空感应炉熔炼；
(2)真空感应炉终点钢水的出钢温度为1600-1650℃，然后将钢水注入LF炉精炼，精炼温度1480-1520℃，精炼时间0.8-1h；
(3)在VD真空炉中对钢液进行真空处理，在真空度达到60Pa后保持20-30min后吹入氩气15-20min清洗及强化钢液，当钢液温度在1540-1550℃时开始进行浇铸得到耐腐蚀轴承钢粗品；
(4)将耐腐蚀轴承钢粗品放置在退火炉内，设定退火炉的高温为780-800℃，低温为550-600℃，耐腐蚀轴承钢粗品位于退火炉内的时间为5-7h；
(5)将退火后的耐腐蚀轴承钢固定在激光熔化系统的工作台上，系统密封腔抽真空后充入高纯氩气保护气体进行气氛保护；
(6)利用高能激光束对轴承钢基体表面进行扫描，轴承钢表面熔化并快速凝固，在轴承钢表面形成重熔层；重熔参数：高能激光束输出功率P为300-500W，扫描速度为100-150mm/s，相邻激光束中心的间距为0.1-0.15mm；
(7)选用冷风机，将步骤(6)得到的轴承钢立即通过冷风机冷却，冷风机吹扫后放入到冷却液中冷却至40-60℃后，取出；
(8)把步骤(7)中的冷却件进行空冷，使用回火炉并设定回火炉温度在140-160℃，待温度升至设定温度后，保持时间1-1.5h，取出得到成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明同时在钢中加入铈、钕、钪、铬、镨、镍、钛等元素，提高了轴承钢、耐磨耐蚀性、耐高温性，降低生产成本，延长使用寿命；具有硬度高、不易变形、耐磨蚀性强、耐高温、耐腐蚀等特点，适用于高温磨蚀环境，具有更优良的耐滚动疲劳寿命特性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
实施例1
一种耐腐蚀承钢，由以下按照化学成分重量百分比的组分组成：C：0.95％、Si：0.15％、Mn：0.25％、Cr：0.3％、Al：0.15％、N：0.3％、Mo：0.8％、P：0.01％、Ti：3％、Co：12％、V：0.3％、Ni：1％、Nd：0.01％、Ce：0.02％、Pr：0.01％、Sc：0.01％、W：1％、余量为Fe和杂质。
所述耐腐蚀承钢的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量百分比配置合金成分后采用真空感应炉熔炼；
(2)真空感应炉终点钢水的出钢温度为1600℃，然后将钢水注入LF炉精炼，精炼温度1480℃，精炼时间0.8h；
(3)在VD真空炉中对钢液进行真空处理，在真空度达到60Pa后保持20min后吹入氩气15min清洗及强化钢液，当钢液温度在1540℃时开始进行浇铸得到耐腐蚀轴承钢粗品；
(4)将耐腐蚀轴承钢粗品放置在退火炉内，设定退火炉的高温为780℃，低温为550℃，耐腐蚀轴承钢粗品位于退火炉内的时间为5h；
(5)将退火后的耐腐蚀轴承钢固定在激光熔化系统的工作台上，系统密封腔抽真空后充入高纯氩气保护气体进行气氛保护；
(6)利用高能激光束对轴承钢基体表面进行扫描，轴承钢表面熔化并快速凝固，在轴承钢表面形成重熔层；重熔参数：高能激光束输出功率P为300W，扫描速度为100mm/s，相邻激光束中心的间距为0.1mm；
(7)选用冷风机，将步骤(6)得到的轴承钢立即通过冷风机冷却，冷风机吹扫后放入到冷却液中冷却至40℃后，取出；
(8)把步骤(7)中的冷却件进行空冷，使用回火炉并设定回火炉温度在140℃，待温度升至设定温度后，保持时间1h，取出得到成品。
实施例2
一种耐腐蚀承钢，由以下按照化学成分重量百分比的组分组成：C：0.98％、Si：0.18％、Mn：0.28％、Cr：0.35％、Al：0.18％、N：0.32％、Mo：0.9％、P：0.02％、Ti：3.5％、Co：13％、V：0.35％、Ni：1.1％、Nd：0.02％、Ce：0.03％、Pr：0.02％、Sc：0.02％、W：1.1％、余量为Fe和杂质。
所述耐腐蚀承钢的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量百分比配置合金成分后采用真空感应炉熔炼；
(2)真空感应炉终点钢水的出钢温度为1610℃，然后将钢水注入LF炉精炼，精炼温度1490℃，精炼时间0.85h；
(3)在VD真空炉中对钢液进行真空处理，在真空度达到60Pa后保持22min后吹入氩气16min清洗及强化钢液，当钢液温度在1542℃时开始进行浇铸得到耐腐蚀轴承钢粗品；
(4)将耐腐蚀轴承钢粗品放置在退火炉内，设定退火炉的高温为785℃，低温为560℃，耐腐蚀轴承钢粗品位于退火炉内的时间为5.5h；
(5)将退火后的耐腐蚀轴承钢固定在激光熔化系统的工作台上，系统密封腔抽真空后充入高纯氩气保护气体进行气氛保护；
(6)利用高能激光束对轴承钢基体表面进行扫描，轴承钢表面熔化并快速凝固，在轴承钢表面形成重熔层；重熔参数：高能激光束输出功率P为350W，扫描速度为110mm/s，相邻激光束中心的间距为0.11mm；
(7)选用冷风机，将步骤(6)得到的轴承钢立即通过冷风机冷却，冷风机吹扫后放入到冷却液中冷却至45℃后，取出；
(8)把步骤(7)中的冷却件进行空冷，使用回火炉并设定回火炉温度在145℃，待温度升至设定温度后，保持时间1h，取出得到成品。
实施例3
一种耐腐蚀承钢，由以下按照化学成分重量百分比的组分组成：C：1％、Si：0.2％、Mn：0.3％、Cr：0.4％、Al：0.2％、N：0.35％、Mo：1％、P：0.03％、Ti：4％、Co：14％、V：0.4％、Ni：1.2％、Nd：0.03％、Ce：0.04％、Pr：0.03％、Sc：0.03％、W：1.2％、余量为Fe和杂质。
所述耐腐蚀承钢的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量百分比配置合金成分后采用真空感应炉熔炼；
(2)真空感应炉终点钢水的出钢温度为1620℃，然后将钢水注入LF炉精炼，精炼温度1500℃，精炼时间0.9h；
(3)在VD真空炉中对钢液进行真空处理，在真空度达到60Pa后保持25min后吹入氩气18min清洗及强化钢液，当钢液温度在1545℃时开始进行浇铸得到耐腐蚀轴承钢粗品；
(4)将耐腐蚀轴承钢粗品放置在退火炉内，设定退火炉的高温为790℃，低温为580℃，耐腐蚀轴承钢粗品位于退火炉内的时间为6h；
(5)将退火后的耐腐蚀轴承钢固定在激光熔化系统的工作台上，系统密封腔抽真空后充入高纯氩气保护气体进行气氛保护；
(6)利用高能激光束对轴承钢基体表面进行扫描，轴承钢表面熔化并快速凝固，在轴承钢表面形成重熔层；重熔参数：高能激光束输出功率P为400W，扫描速度为120mm/s，相邻激光束中心的间距为0.12mm；
(7)选用冷风机，将步骤(6)得到的轴承钢立即通过冷风机冷却，冷风机吹扫后放入到冷却液中冷却至50℃后，取出；
(8)把步骤(7)中的冷却件进行空冷，使用回火炉并设定回火炉温度在150℃，待温度升至设定温度后，保持时间1.2h，取出得到成品。
实施例4
一种耐腐蚀承钢，由以下按照化学成分重量百分比的组分组成：C：1.02％、Si：0.22％、Mn：0.32％、Cr：0.45％、Al：0.22％、N：0.38％、Mo：1.1％、P：0.04％、Ti：4.5％、Co：15％、V：0.45％、Ni：1.3％、Nd：0.04％、Ce：0.05％、Pr：0.04％、Sc：0.04％、W：1.4％、余量为Fe和杂质。
所述耐腐蚀承钢的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量百分比配置合金成分后采用真空感应炉熔炼；
(2)真空感应炉终点钢水的出钢温度为1640℃，然后将钢水注入LF炉精炼，精炼温度1510℃，精炼时间0.95h；
(3)在VD真空炉中对钢液进行真空处理，在真空度达到60Pa后保持28min后吹入氩气19min清洗及强化钢液，当钢液温度在1548℃时开始进行浇铸得到耐腐蚀轴承钢粗品；
(4)将耐腐蚀轴承钢粗品放置在退火炉内，设定退火炉的高温为795℃，低温为590℃，耐腐蚀轴承钢粗品位于退火炉内的时间为6.5h；
(5)将退火后的耐腐蚀轴承钢固定在激光熔化系统的工作台上，系统密封腔抽真空后充入高纯氩气保护气体进行气氛保护；
(6)利用高能激光束对轴承钢基体表面进行扫描，轴承钢表面熔化并快速凝固，在轴承钢表面形成重熔层；重熔参数：高能激光束输出功率P为450W，扫描速度为140mm/s，相邻激光束中心的间距为0.14mm；
(7)选用冷风机，将步骤(6)得到的轴承钢立即通过冷风机冷却，冷风机吹扫后放入到冷却液中冷却至55℃后，取出；
(8)把步骤(7)中的冷却件进行空冷，使用回火炉并设定回火炉温度在155℃，待温度升至设定温度后，保持时间1.5h，取出得到成品。
实施例5
一种耐腐蚀承钢，由以下按照化学成分重量百分比的组分组成：C：1.05％、Si：0.25％、Mn：0.35％、Cr：0.5％、Al：0.25％、N：0.4％、Mo：1.2％、P：0.05％、Ti：5％、Co：16％、V：0.5％、Ni：1.4％、Nd：0.05％、Ce：0.06％、Pr：0.05％、Sc：0.05％、W：1.5％、余量为Fe和杂质。
所述耐腐蚀承钢的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照重量百分比配置合金成分后采用真空感应炉熔炼；
(2)真空感应炉终点钢水的出钢温度为1650℃，然后将钢水注入LF炉精炼，精炼温度1520℃，精炼时间1h；
(3)在VD真空炉中对钢液进行真空处理，在真空度达到60Pa后保持30min后吹入氩气20min清洗及强化钢液，当钢液温度在1550℃时开始进行浇铸得到耐腐蚀轴承钢粗品；
(4)将耐腐蚀轴承钢粗品放置在退火炉内，设定退火炉的高温为800℃，低温为600℃，耐腐蚀轴承钢粗品位于退火炉内的时间为7h；
(5)将退火后的耐腐蚀轴承钢固定在激光熔化系统的工作台上，系统密封腔抽真空后充入高纯氩气保护气体进行气氛保护；
(6)利用高能激光束对轴承钢基体表面进行扫描，轴承钢表面熔化并快速凝固，在轴承钢表面形成重熔层；重熔参数：高能激光束输出功率P为500W，扫描速度为150mm/s，相邻激光束中心的间距为0.15mm；
(7)选用冷风机，将步骤(6)得到的轴承钢立即通过冷风机冷却，冷风机吹扫后放入到冷却液中冷却至60℃后，取出；
(8)把步骤(7)中的冷却件进行空冷，使用回火炉并设定回火炉温度在160℃，待温度升至设定温度后，保持时间1.5h，取出得到成品。
本发明同时在钢中加入铈、钕、钪、铬、镨、镍、钛等元素，提高了轴承钢、耐磨耐蚀性、耐高温性，降低生产成本，延长使用寿命；具有硬度高、不易变形、耐磨蚀性强、耐高温、耐腐蚀等特点，适用于高温磨蚀环境，具有更优良的耐滚动疲劳寿命特性。上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种耐腐蚀承钢，其特征在于，由以下按照化学成分重量百分比的组分组成：C：0.95-1.05％、Si：0.15-0.25％、Mn：0.25-0.35％、Cr：0.3-0.5％、Al：0.15-0.25％、N：0.3-0.4％、Mo：0.8-1.2％、P：0.01-0.05％、Ti：3-5％、Co：12-16％、V：0.3-0.5％、Ni：1-1.4％、Nd：0.01-0.05％、Ce：0.02-0.06％、Pr：0.01-0.05％、Sc：0.01-0.05％、W：1-1.5％、余量为Fe和杂质。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀承钢，其特征在于，由以下按照化学成分重量百分比的组分组成：C：0.98-1.02％、Si：0.18-0.22％、Mn：0.28-0.32％、Cr：0.35-0.45％、Al：0.18-0.22％、N：0.32-0.38％、Mo：0.9-1.1％、P：0.02-0.04％、Ti：3.5-4.5％、Co：13-15％、V：0.35-0.45％、Ni：1.1-1.3％、Nd：0.02-0.04％、Ce：0.03-0.05％、Pr：0.02-0.04％、Sc：0.02-0.04％、W：1.1-1.4％、余量为Fe和杂质。
3.根据权利要求1所述的耐腐蚀承钢，其特征在于，由以下按照化学成分重量百分比的组分组成：C：1％、Si：0.2％、Mn：0.3％、Cr：0.4％、Al：0.2％、N：0.35％、Mo：1％、P：0.03％、Ti：4％、Co：14％、V：0.4％、Ni：1.2％、Nd：0.03％、Ce：0.04％、Pr：0.03％、Sc：0.03％、W：1.2％、余量为Fe和杂质。
4.一种如权利要求1-3任一所述的耐腐蚀承钢的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)按照重量百分比配置合金成分后采用真空感应炉熔炼；
(2)真空感应炉终点钢水的出钢温度为1600-1650℃，然后将钢水注入LF炉精炼，精炼温度1480-1520℃，精炼时间0.8-1h；
(3)在VD真空炉中对钢液进行真空处理，在真空度达到60Pa后保持20-30min后吹入氩气15-20min清洗及强化钢液，当钢液温度在1540-1550℃时开始进行浇铸得到耐腐蚀轴承钢粗品；
(4)将耐腐蚀轴承钢粗品放置在退火炉内，设定退火炉的高温为780-800℃，低温为550-600℃，耐腐蚀轴承钢粗品位于退火炉内的时间为5-7h；
(5)将退火后的耐腐蚀轴承钢固定在激光熔化系统的工作台上，系统密封腔抽真空后充入高纯氩气保护气体进行气氛保护；
(6)利用高能激光束对轴承钢基体表面进行扫描，轴承钢表面熔化并快速凝固，在轴承钢表面形成重熔层；重熔参数：高能激光束输出功率P为300-500W，扫描速度为100-150mm/s，相邻激光束中心的间距为0.1-0.15mm；
(7)选用冷风机，将步骤(6)得到的轴承钢立即通过冷风机冷却，冷风机吹扫后放入到冷却液中冷却至40-60℃后，取出；
(8)把步骤(7)中的冷却件进行空冷，使用回火炉并设定回火炉温度在140-160℃，待温度升至设定温度后，保持时间1-1.5h，取出得到成品。
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CN103014536A (zh) * 2013-01-06 2013-04-03 奉化市金燕钢球有限公司 一种高碳铬不锈轴承钢及制备方法
CN106222582A (zh) * 2016-09-14 2016-12-14 北京航空航天大学 一种提高轴承钢表面耐腐蚀性的方法

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