CN112143979A - 高碳轴承钢制备方式 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高碳轴承钢制备方式，包括以下步骤：步骤1，将合金粉末在模具中压制成生坯，合金粉末按质量百分比计包括，C：0.90～1.10％、Si：0.90～1.15％、Mn：0.20～0.50％、Cr：2.00～4.00％、Mo：0.10～0.50％，其余为铁及不可避免杂质；步骤2，将生坯进行真空烧结获得烧结坯；步骤3，将烧结坯在820～860℃淬火30～50min，再通过油冷至60～120℃，再经过25℃以下冷水清洗，在160～250℃进行保温2h～4h。这种轴承钢可以有效改善基体强度和改善抗回火性，并且在高温条件下(150℃～200℃)具有更加优异的尺寸稳定性。

Description

高碳轴承钢制备方式
技术领域
本发明涉及轴承钢制备技术领域，尤其是一种高碳轴承钢制备方式。
背景技术
近年来，随着轴承使用条件越发苛刻，轴承使用温度越来越高，除长寿命外，对尺寸稳定性也有严格要求。特别是汽车轴承应用工况的恶化，要求轴承越来越小型化、轻量化、高速化和高效率化，轴承不仅要求低摩擦、耐磨性和耐久性，而且更要求在高速、高载、高温等条件下具有长寿命、高可靠性和高尺寸稳定性。目前轴承主要使用以GCr15(SUJ2、SAE52100或者100Cr6)为代表的高碳铬轴承钢，其化学元素质量百分比主要特征为：C：0.95～1.05％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.25～0.45％、Cr：1.40～1.65％、Mo≤0.10％、Ni≤0.25％，其余为铁及不可避免杂质。该种材料经过淬回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、较高的接触疲劳性能；但是其合金含量较低，所以使得轴承抗回火性能较差，尺寸温度性较差，在高于200℃回火后硬度会有较为明显的下降，影响轴承的耐磨性，减低轴承的使用寿命。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种高碳轴承钢制备方式，可以有效改善基体强度和改善抗回火性，并且在高温条件下(150℃～200℃)具有更加优异的尺寸稳定性。
为实现上述目的，本发明提供了一种高碳轴承钢制备方式，包括以下步骤：
步骤1，将合金粉末在模具中压制成生坯，合金粉末按质量百分比计包括，C：0.90～1.10％、Si：0.90～1.15％、Mn：0.20～0.50％、Cr：2.00～4.00％、Mo：0.10～0.50％，其余为铁及不可避免杂质；
步骤2，将生坯进行真空烧结获得烧结坯；
步骤3，将烧结坯在820～860℃淬火30～50min，再通过油冷至60～120℃，再经过25℃以下冷水清洗，在160～250℃进行保温2h～4h。
作为本发明的进一步设置，所述合金粉末中按质量百分比计，C为0.95～1.05％。
作为本发明的进一步设置，所述合金粉末中按质量百分比计，Si为0.95～1.10％。
作为本发明的进一步设置，所述合金粉末中按质量百分比计，Mn为0.25～0.45％。
作为本发明的进一步设置，所述合金粉末中按质量百分比计，Cr为2.70～3.20％。
作为本发明的进一步设置，所述合金粉末中按质量百分比计，Mo为0.25～0.35％。
这样设置的有益效果是：这样设置，硅元素是一种重要的合金元素，能够显著增强钢材基体强度，延缓钢材微区组织的转变。硅元素可以溶入铁素体，形成含硅铁素体，是强化铁素体的最强元素之一，可以抵抗中低温过程中碳化物析出，特别是在250℃以下有较强的抗回火软化性。加入铬元素，铬元素不仅是一种强烈提高淬透性的元素，而且在能够提高材料的抗蚀性和高温强度。随着铬含量的提高，钢材的强度先提高，再降低，最后再提高，呈波浪变化，但是在铬含量在3％左右时，能够显著提高马氏体的抗回火性。同时铬元素是中等的碳化物形成元素，碳铬化合物细小，不仅能提高硬度、强度、耐磨性，也可以阻止晶粒长大。进一步的加入钼元素，钼元素是一种比铬元素更强的提高淬透性和碳化物形成元素，钼元素好硅、铬元素一样，能够使马氏体中碳化物析出及残余奥氏体分解的温度提高，速度减慢。钼元素能够显著提高抗回火性，提高高温强度，消除回火脆性。通过硅、铬和钼元素的相互配合，不仅可以提高淬透性，更重要的是可以抵抗碳元素在组织中的扩散，减少组织变化，提高在准高温环境下的组织稳定性，提高基体强度、抗回火性，并能消除回火脆性。
附图说明
图1为本发明实施例经热处理后表面组织在光学显微镜下观察图；
图2为本发明实施例经热处理后心部组织在光学显微镜下观察图；
图3为本发明实施例经热处理后表面组织在电子显微镜下观察图；
图4为本发明实施例经热处理后心部组织在电子显微镜下观察图；
图5为本发明实施例热处理后硬度试验记录表；
图6为本发明实施例与原轴承钢疲劳性能试验比对图；
图7为本发明实施例与原轴承钢尺寸变化率比对图。
具体实施方式
本发明公开了一种高碳轴承钢制备方式的第一个实施方式，包括以下步骤：
步骤1，将合金粉末在模具中压制成生坯，合金粉末按质量百分比计包括，C：0.91％、Si：0.93％、Mn：0.25％、Cr：2.56％、Mo：0.26％，其余为铁及不可避免杂质；
步骤2，将生坯进行真空烧结获得烧结坯；
步骤3，将烧结坯在830～840℃淬火38min，再通过油冷至85℃，再经过25℃冷水清洗，在180～200℃进行保温180min。
本发明公开了一种高碳轴承钢制备方式的第二个实施方式，包括以下步骤：
步骤1，将合金粉末在模具中压制成生坯，合金粉末按质量百分比计包括，C：0.97％、Si：1.01％、Mn：0.37％、Cr：3.77％、Mo：0.29％，，其余为铁及不可避免杂质；
步骤2，将生坯进行真空烧结获得烧结坯；
步骤3，将烧结坯在820～835℃淬火，再通过油冷至92℃，再经过冷水清洗，在160～190℃进行保温200min。
本发明公开了一种高碳轴承钢制备方式的第三个实施方式，包括以下步骤：
步骤1，将合金粉末在模具中压制成生坯，合金粉末按质量百分比计包括，C：1.08％、Si：1.13％、Mn：0.49％、Cr：3.96％、Mo：0.34％，其余为铁及不可避免杂质；
步骤2，将生坯进行真空烧结获得烧结坯；
步骤3，将烧结坯在8400～860℃淬火，再通过油冷至104℃，再经过冷水清洗，在220～250℃进行保温140min。
由图1至图4可以看出，三个实施方式的金相组织都为隐晶马氏体和大量细小颗粒的碳化物，是轴承接触疲劳强度需要的典型组织。由图5可以看出，三个实施方式的硬度范围为60.8～62.3HRC，在轴承常用的硬度范围内(60～65HRC)，图6中疲劳性能测试条件为52100陪试推力试片，可以看出，三种实施方式下，轴承使用寿命明显提升，通过图7可以看出三种实施方式下，均具有更加优异的尺寸稳定性。综上，不仅具有正常的金相组织和硬度要求，也具有更高的接触疲劳性能，采用这种配比以及制备方式制得的轴承钢，在高温条件下(150℃～200℃)具有更加优异的尺寸稳定性，能够提高轴承在高温工况下轴承的尺寸稳定性，长时间维持轴承的精度，提高轴承的寿命。
以上实例，只是本发明优选地具体实例的一种，本领域技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高碳轴承钢的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，步骤1，将合金粉末在模具中压制成生坯，合金粉末按质量百分比计包括，C：0.90～1.10％、Si：0.90～1.15％、Mn：0.20～0.50％、Cr：2.00～4.00％、Mo：0.10～0.50％，其余为铁及不可避免杂质；
步骤2，将生坯进行真空烧结获得烧结坯；
步骤3，将烧结坯在820～860℃淬火30～50min，再通过油冷至60～120℃，再经过25℃以下冷水清洗，在160～250℃进行保温2h～4h。
2.根据权利要求1或2所述的一种高碳轴承钢制备方式，其特征在于：所述合金粉末中按质量百分比计，C为0.95～1.05％。
3.根据权利要求1所述的一种高碳轴承钢制备方式，其特征在于：所述合金粉末中按质量百分比计，Si为0.95～1.10％。
4.根据权利要求1所述的一种高碳轴承钢制备方式，其特征在于：所述合金粉末中按质量百分比计，Mn为0.25～0.45％。
5.根据权利要求1所述的一种高碳轴承钢制备方式，其特征在于：所述合金粉末中按质量百分比计，Cr为2.70～3.20％。
6.根据权利要求1所述的一种高碳轴承钢制备方式，其特征在于：所述合金粉末中按质量百分比计，Mo为0.25～0.35％。
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