CN107012405A - 一种高硬度低碳轴承钢球 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高硬度低碳轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.1‑0.2％，Cr：13‑14％，W：1‑1.5％，Co：3‑4％，V：0.22‑0.28％，Si：0.3‑0.4％，Mn：0.1‑0.3％，Ni：0.2‑0.3％，B：0.006‑0.008％，S≤0.015％，P≤0.015％和Mo，余料为Fe；其中，满足“Mo＝Ni×(Co‑W)×100”的表达式。本发明硬度高，强度高，韧性好，抗疲劳性能好。

Description

一种高硬度低碳轴承钢球
技术领域
本发明涉及钢球技术领域，尤其涉及一种高硬度低碳轴承钢球。
背景技术
目前现有轴承钢球主要采用高碳轴承钢GCr15作为原料，其具有硬度高，耐磨性能好的优点，但是其冲击韧性较低，容易开裂；人们通常通过降低碳含量，来提高钢球的韧性，但是碳含量较低，会降低钢球的硬度和耐磨性能。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高硬度低碳轴承钢球，本发明硬度高，强度高，韧性好，抗疲劳性能好。
本发明提出的一种高硬度低碳轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.1-0.2％，Cr：13-14％，W：1-1.5％，Co：3-4％，V：0.22-0.28％，Si：0.3-0.4％，Mn：0.1-0.3％，Ni：0.2-0.3％，B：0.006-0.008％，S≤0.015％，P≤0.015％和Mo，余料为Fe；
其中，满足“Mo＝Ni×(Co-W)×100”的表达式。
优选地，在高硬度低碳轴承钢球的制备过程中，需进行渗碳处理，其中，渗碳处理的温度为940-950℃，渗碳处理的气氛为丙烷，调节碳势为1.3-1.4％，保温3.5-4.5h，调节碳势为0.91-0.95％，保温6-6.5h。
优选地，渗碳的渗层厚度为1.5-1.7mm。
优选地，在高硬度低碳轴承钢球的制备过程中，取废钢熔炼，加入碳、铬、钼、钨、钴、钒、硅、锰、镍、硼，粗炼，精炼，出炉浇铸，清洗打磨得到满足上述成分的光滑球形铸锭；取球形铸锭，进行渗碳，一次回火，淬火，深冷，二次回火处理得到高硬度低碳轴承钢球。
优选地，出炉浇铸的温度为1460-1500℃。
优选地，一次回火温度为480-500℃，一次回火时间为4-6h。
优选地，淬火的具体步骤为：升温至970-990℃，保温40-60min，水淬至室温。
优选地，深冷的具体步骤为：降温至-52至-58℃，保温40-60min，自然放置至室温。
优选地，二次回火的具体步骤为：升温至480-500℃，保温4-6h，降温至220-240℃，保温90-120min，冷却至室温得到高硬度低碳轴承钢球。
本发明通过增加Cr含量，来增加本发明的硬度、耐磨性和耐腐蚀性；降低C含量，增加本发明的韧性；并通过限定Mo＝Ni×(Co-W)×100的关系式，Co、W、Mo协同作用，抑制高温铁素体形成，促进第二相析出并提高第二相的回溶温度，从而提高了钢球内部组织的稳定性，固溶强化和析出强化相互配合，从而大大增加本发明的硬度、强度和耐磨性，并配以Ni平衡Cr当量，抑制高温铁素体，保证淬火、深冷、回火处理后存留合适含量的残余奥氏体，从而在保持本发明硬度的同时，大大增加本发明的韧性；各元素相互配合，使得本发明具有良好的硬度和韧性；熔炼后经合适的渗碳处理，使得钢球从外至内，呈梯度分散碳元素，并经合适的一次回火、淬火、深冷、二次回火工艺，形成碳化物，大大增加本发明的硬度；合适的渗碳处理，使得钢球达到合适的渗层厚度，使得由接触应力产生的最大切应力落在渗层厚度以内，从而大大增加本发明的抗疲劳性；合适的一次回火、淬火、深冷、二次回火工艺，与各元素相互配合，使得钢球内部形成适量的板条状马氏体和残余奥氏体，且残余奥氏体均匀分散在板条状马氏体的条间，从而使得硬度和韧性达到平衡，使得本发明具有良好的硬度、强度，同时也具有良好的韧性。
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
一种高硬度低碳轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.15％，Cr：13.5％，W：1.2％，Co：3.5％，V：0.25％，Si：0.35％，Mn：0.2％，Ni：0.25％，B：0.007％，S≤0.015％，P≤0.015％，Mo：0.575％，余料为Fe。
实施例2
一种高硬度低碳轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.1％，Cr：14％，W：1％，Co：4％，V：0.22％，Si：0.4％，Mn：0.1％，Ni：0.3％，B：0.006％，S≤0.015％，P≤0.015％，Mo：0.9％，余料为Fe；
其中，在高硬度低碳轴承钢球的制备过程中，取废钢熔炼，加入碳、铬、钼、钨、钴、钒、硅、锰、镍、硼，粗炼，精炼，出炉浇铸，清洗打磨得到满足上述成分的光滑球形铸锭，其中，出炉浇铸的温度为1500℃；取球形铸锭，在丙烷气氛中，升温至940℃，调节碳势为1.4％，保温3.5h，调节碳势为0.95％，保温6h，然后调节温度至500℃，保温回火4h，再升温至990℃，保温40min，水淬至室温，接着降温至-58℃，保温40min，自然放置至室温，最后升温至500℃，保温4h，降温至240℃，保温90min，冷却至室温得到高硬度低碳轴承钢球。
实施例3
一种高硬度低碳轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.2％，Cr：13％，W：1.5％，Co：3％，V：0.28％，Si：0.3％，Mn：0.3％，Ni：0.2％，B：0.008％，S≤0.015％，P≤0.015％，Mo：0.3％，余料为Fe；
其中，在高硬度低碳轴承钢球的制备过程中，取废钢熔炼，加入碳、铬、钼、钨、钴、钒、硅、锰、镍、硼，粗炼，精炼，出炉浇铸，清洗打磨得到满足上述成分的光滑球形铸锭，其中，出炉浇铸的温度为1460℃；取球形铸锭，在丙烷气氛中，升温至950℃，调节碳势为1.3％，保温4.5h，调节碳势为0.91％，保温6.5h，然后调节温度至480℃，保温回火6h，再升温至970℃，保温60min，水淬至室温，接着降温至-52℃，保温60min，自然放置至室温，最后升温至480℃，保温6h，降温至220℃，保温120min，冷却至室温得到高硬度低碳轴承钢球。
实施例4
一种高硬度低碳轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.12％，Cr：13.8％，W：1.1％，Co：3.7％，V：0.24％，Si：0.37％，Mn：0.15％，Ni：0.27％，B：0.0065％，S≤0.015％，P≤0.015％，Mo：0.702％，余料为Fe；
其中，在高硬度低碳轴承钢球的制备过程中，取废钢熔炼，加入碳、铬、钼、钨、钴、钒、硅、锰、镍、硼，粗炼，精炼，出炉浇铸，清洗打磨得到满足上述成分的光滑球形铸锭，其中，出炉浇铸的温度为1490℃；取球形铸锭，在丙烷气氛中，升温至942℃，调节碳势为1.37％，保温3.8h，调节碳势为0.94％，保温6.1h，然后调节温度至495℃，保温回火4.5h，再升温至985℃，保温45min，水淬至室温，接着降温至-56℃，保温45min，自然放置至室温，最后升温至495℃，保温4.5h，降温至235℃，保温100min，冷却至室温得到高硬度低碳轴承钢球。
实施例5
一种高硬度低碳轴承钢球，其各组分的重量百分比如下：C：0.18％，Cr：13.2％，W：1.3％，Co：3.3％，V：0.26％，Si：0.33％，Mn：0.25％，Ni：0.23％，B：0.0075％，S≤0.015％，P≤0.015％，Mo：0.46％，余料为Fe；
其中，在高硬度低碳轴承钢球的制备过程中，取废钢熔炼，加入碳、铬、钼、钨、钴、钒、硅、锰、镍、硼，粗炼，精炼，出炉浇铸，清洗打磨得到满足上述成分的光滑球形铸锭，其中，出炉浇铸的温度为1470℃；取球形铸锭，在丙烷气氛中，升温至948℃，调节碳势为1.33％，保温4.2h，调节碳势为0.92％，保温6.3h，然后调节温度至485℃，保温回火5.5h，再升温至975℃，保温55min，水淬至室温，接着降温至-54℃，保温55min，自然放置至室温，最后升温至485℃，保温5.5h，降温至225℃，保温110min，冷却至室温得到高硬度低碳轴承钢球。
对实施例1-5进行性能测试，结果如下：
由上表可以看出本发明韧性好，表面硬度高，抗疲劳性能好。
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 (9)

1.一种高硬度低碳轴承钢球，其特征在于，其各组分的重量百分比如下：C：0.1-0.2％，Cr：13-14％，W：1-1.5％，Co：3-4％，V：0.22-0.28％，Si：0.3-0.4％，Mn：0.1-0.3％，Ni：0.2-0.3％，B：0.006-0.008％，S≤0.015％，P≤0.015％和Mo，余料为Fe；
其中，满足“Mo＝Ni×(Co-W)×100”的表达式。
2.根据权利要求1所述高硬度低碳轴承钢球，其特征在于，在高硬度低碳轴承钢球的制备过程中，需进行渗碳处理，其中，渗碳处理的温度为940-950℃，渗碳处理的气氛为丙烷，调节碳势为1.3-1.4％，保温3.5-4.5h，调节碳势为0.91-0.95％，保温6-6.5h。
3.根据权利要求2所述高硬度低碳轴承钢球，其特征在于，渗碳的渗层厚度为1.5-1.7mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述高硬度低碳轴承钢球，其特征在于，在高硬度低碳轴承钢球的制备过程中，取废钢熔炼，加入碳、铬、钼、钨、钴、钒、硅、锰、镍、硼，粗炼，精炼，出炉浇铸，清洗打磨得到满足上述成分的光滑球形铸锭；取球形铸锭，进行渗碳，一次回火，淬火，深冷，二次回火处理得到高硬度低碳轴承钢球。
5.根据权利要求4所述高硬度低碳轴承钢球，其特征在于，出炉浇铸的温度为1460-1500℃。
6.根据权利要求4或5所述高硬度低碳轴承钢球，其特征在于，一次回火温度为480-500℃，一次回火时间为4-6h。
7.根据权利要求4-6任一项所述高硬度低碳轴承钢球，其特征在于，淬火的具体步骤为：升温至970-990℃，保温40-60min，水淬至室温。
8.根据权利要求4-7任一项所述高硬度低碳轴承钢球，其特征在于，深冷的具体步骤为：降温至-52至-58℃，保温40-60min，自然放置至室温。
9.根据权利要求4-8任一项所述高硬度低碳轴承钢球，其特征在于，二次回火的具体步骤为：升温至480-500℃，保温4-6h，降温至220-240℃，保温90-120min，冷却至室温得到高硬度低碳轴承钢球。
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