CN112322989A

CN112322989A - 一种耐高温耐磨损轴承钢

Info

Publication number: CN112322989A
Application number: CN202011316400.5A
Authority: CN
Inventors: 盛斌
Original assignee: Zhejiang Baowu Iron And Steel Co ltd
Current assignee: Zhejiang Baowu Iron And Steel Co ltd
Priority date: 2020-11-23
Filing date: 2020-11-23
Publication date: 2021-02-05

Abstract

本发明公开了一种耐高温耐磨损轴承钢，由以下重量百分比的成分组成：碳0.07‑0.12%；硅0.015‑0.025%；锰0.55‑0.72%；钼2.45‑3.75%；铬5.5‑6.2%；钨0.018‑0.025%；钒0.08‑0.13%；镍≤0.005%；铜≤0.003%；砷≤0.005%；锡≤0.001%；铅≤0.002%；钛≤0.003%；钙≤0.001%，其余为铁。本发明的轴承钢通过对轴承钢中的微量元素进行调整并对杂质进行控制，最终达到耐高温耐磨损的技术效果。本发明将碳、硅、锰、钼、铬、钨、钒和铁之外的杂质元素总量控制在0.05%以下，同时将氢、氧、氮的元素含量均控制在0.0005%以下，有效提升了轴承钢的耐高温性能。

Description

一种耐高温耐磨损轴承钢

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种耐高温耐磨损轴承钢。

背景技术

轴承钢是所有合金钢中质量要求最严格、检验项目最多、生产难度最大的钢种之一，主要用于滚动轴承的制造。

国内主要用于轴承制造的轴承钢主要有高碳铬轴承钢如：G8Cr15、GCr15、GCr15SiMn、GCr18Mo等；中碳合金轴承钢如：50CrVA、55SiMo、55SiMoV等；渗碳轴承钢如：G20CrNiMoA、G20Cr2Ni4A等。在使用过程中发现当高碳铬轴承钢使用在高速冲击载荷环境时，容易开裂失效，造成使用寿命低；使用中碳或渗碳轴承钢，虽然能够避免开裂失效，但往往在使用过程中容易变形卡死造成运转故障或耐磨性差，使用寿命也不高；而且中碳及渗碳轴承钢，为保证其耐磨性，制造过程必须渗碳或碳氮共渗，这样不但生产周期比较长而且大大增加了制造成本。

中国发明专利CN 106893947A公开了一种可耐400℃高温的轴承钢的制备方法，但是该方法制备的轴承钢，在高温下非常容易损耗，为了降低成本，本发明提供了一种耐高温耐磨损轴承钢。

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高温耐磨损轴承钢。

本发明的技术方案如下：

一种耐高温耐磨损轴承钢，由以下重量百分比的成分组成：碳 0.07-0.12%；硅 0.015-0.025%；锰0.55-0.72%；钼 2.45-3.75%；铬 5.5-6.2%；钨 0.018-0.025%；钒 0.08-0.13%；镍 ≤0.005%；铜 ≤0.003%；砷 ≤0.005%；锡 ≤0.001%；铅 ≤0.002%；钛 ≤0.003%；钙 ≤0.001%，其余为铁。

优选的，所述的轴承钢中，氢、氧、氮的元素含量均＜0.0005%。

优选的，所述的轴承钢中，碳、硅、锰、钼、铬、钨、钒和铁之外的杂质元素总量＜0.05%。

本发明所述的耐高温耐磨损轴承钢的制备方法，依次包括以下步骤：

步骤一，在EBT型电炉中把废钢进行钢液的初炼；待原料熔化后喷入焦炭粉造泡沫渣，造渣高度为550-650mm，并及时流渣并补加石灰100-200kg，以降低出渣时的磷含量,将磷降低到≤0.01%；钢液温度在1590-1620℃沸腾25-35min除气后采用留钢留渣方式出钢；

步骤二，在容量与电炉相匹配的LF钢包精炼炉中，造渣脱氧、脱硫、脱除杂物；同时向钢包内相继加入经过计算的硅铁中间合金、锰铁中间合金、钼铁中间合金、铬铁中间合金、钨铁中间合金、钒铁中间合金，在此工序需要不断加入铝线；在精炼全过程通过装在钢包底部的透气砖向刚也中吹氩气，使钢液获得一定搅拌动能进行精炼钢液，在吹氩气过程中控制钢液不裸露渣面，并采用铁硅粉、碳粉进行顶渣的钢液扩散脱氧，控制温度在1500-1550℃，然后进入VD工序；

步骤三，在VD真空炉中对钢液进行真空处理，在此过程中避免钢液产生大的沸腾在真空度≤67Pa后保持15-20min后吹入氩气20-25min清洗及强化钢液；当罐侧真空破至＞98Pa时，打开液压系统，提升真空盖，当真空盖升到顶后，移开罐盖车，并关掉液压系统，然后测温、定氢取随炉样、定氧；当钢液温度在1450-1480℃时开始进行浇铸；

步骤四，浇铸，在浇铸及后期的冷却全过程中进行氩气全封闭保护浇铸；在冷却过程中，首先进行恒温冷却到910-930℃后进行模具内冷却，并加保温盖缓冷至室温；

步骤五，加热至1050-1070℃固溶，保温后油淬；再加热到600-620℃回火，时间为2-3h，即可。

本发明的有益效果在于：本发明的轴承钢通过采用VD真空炉进行真空处理，有效降低了轴承钢中的气体含量；为了达到更高的硬度和韧性，本发明将碳、硅、锰、钼、铬、钨、钒和铁之外的杂质元素总量控制在0.05%以下，同时将氢、氧、氮的元素含量均控制在0.0005%以下，有效提升了轴承钢的耐高温性能。通过对轴承钢中的微量元素进行调整并对杂质进行控制，最终达到耐高温耐磨损的技术效果。

具体实施方式

实施例1：

一种耐高温耐磨损轴承钢，由以下重量百分比的成分组成：由以下重量百分比的成分组成：碳 0.09%；硅 0.023%；锰0.63%；钼 2.88%；铬 5.95%；钨 0.021%；钒 0.12%；镍 ≤0.005%；铜 ≤0.003%；砷 ≤0.005%；锡 ≤0.001%；铅 ≤0.002%；钛 ≤0.003%；钙 ≤0.001%，其余为铁。

步骤一，在EBT型电炉中把废钢进行钢液的初炼；待原料熔化后喷入焦炭粉造泡沫渣，造渣高度为620mm，并及时流渣并补加石灰150kg，以降低出渣时的磷含量,将磷降低到≤0.01%；钢液温度在1605℃沸腾30min除气后采用留钢留渣方式出钢；

步骤二，在容量与电炉相匹配的LF钢包精炼炉中，造渣脱氧、脱硫、脱除杂物；同时向钢包内相继加入经过计算的硅铁中间合金、锰铁中间合金、钼铁中间合金、铬铁中间合金、钨铁中间合金、钒铁中间合金，在此工序需要不断加入铝线；在精炼全过程通过装在钢包底部的透气砖向刚也中吹氩气，使钢液获得一定搅拌动能进行精炼钢液，在吹氩气过程中控制钢液不裸露渣面，并采用铁硅粉、碳粉进行顶渣的钢液扩散脱氧，控制温度在1520℃，然后进入VD工序；

步骤三，在VD真空炉中对钢液进行真空处理，在此过程中避免钢液产生大的沸腾在真空度≤67Pa后保持18min后吹入氩气22min清洗及强化钢液；当罐侧真空破至＞98Pa时，打开液压系统，提升真空盖，当真空盖升到顶后，移开罐盖车，并关掉液压系统，然后测温、定氢取随炉样、定氧；当钢液温度在1475℃时开始进行浇铸；

步骤四，浇铸，在浇铸及后期的冷却全过程中进行氩气全封闭保护浇铸；在冷却过程中，首先进行恒温冷却到928℃后进行模具内冷却，并加保温盖缓冷至室温；

步骤五，加热至1060℃固溶，保温后油淬；再加热到615℃回火，时间为2.5h，即可。

实施例2：

一种耐高温耐磨损轴承钢，由以下重量百分比的成分组成：碳 0.07%；硅 0.025%；锰0.55%；钼 3.75%；铬 5.5%；钨 0.025%；钒 0.08%；镍 ≤0.005%；铜 ≤0.003%；砷 ≤0.005%；锡 ≤0.001%；铅 ≤0.002%；钛 ≤0.003%；钙 ≤0.001%，其余为铁。

步骤一，在EBT型电炉中把废钢进行钢液的初炼；待原料熔化后喷入焦炭粉造泡沫渣，造渣高度为650mm，并及时流渣并补加石灰100kg，以降低出渣时的磷含量,将磷降低到≤0.01%；钢液温度在1620℃沸腾25min除气后采用留钢留渣方式出钢；

步骤二，在容量与电炉相匹配的LF钢包精炼炉中，造渣脱氧、脱硫、脱除杂物；同时向钢包内相继加入经过计算的硅铁中间合金、锰铁中间合金、钼铁中间合金、铬铁中间合金、钨铁中间合金、钒铁中间合金，在此工序需要不断加入铝线；在精炼全过程通过装在钢包底部的透气砖向刚也中吹氩气，使钢液获得一定搅拌动能进行精炼钢液，在吹氩气过程中控制钢液不裸露渣面，并采用铁硅粉、碳粉进行顶渣的钢液扩散脱氧，控制温度在1550℃，然后进入VD工序；

步骤三，在VD真空炉中对钢液进行真空处理，在此过程中避免钢液产生大的沸腾在真空度≤67Pa后保持15min后吹入氩气25min清洗及强化钢液；当罐侧真空破至＞98Pa时，打开液压系统，提升真空盖，当真空盖升到顶后，移开罐盖车，并关掉液压系统，然后测温、定氢取随炉样、定氧；当钢液温度在1480℃时开始进行浇铸；

步骤四，浇铸，在浇铸及后期的冷却全过程中进行氩气全封闭保护浇铸；在冷却过程中，首先进行恒温冷却到930℃后进行模具内冷却，并加保温盖缓冷至室温；

步骤五，加热至1070℃固溶，保温后油淬；再加热到600℃回火，时间为3h，即可。

实施例3：

一种耐高温耐磨损轴承钢，由以下重量百分比的成分组成：碳 0.12%；硅 0.015%；锰0.72%；钼 2.45%；铬 6.2%；钨 0.018%；钒 0.13%；镍 ≤0.005%；铜 ≤0.003%；砷 ≤0.005%；锡 ≤0.001%；铅 ≤0.002%；钛 ≤0.003%；钙 ≤0.001%，其余为铁。

步骤一，在EBT型电炉中把废钢进行钢液的初炼；待原料熔化后喷入焦炭粉造泡沫渣，造渣高度为550mm，并及时流渣并补加石灰200kg，以降低出渣时的磷含量,将磷降低到≤0.01%；钢液温度在1590℃沸腾35min除气后采用留钢留渣方式出钢；

步骤二，在容量与电炉相匹配的LF钢包精炼炉中，造渣脱氧、脱硫、脱除杂物；同时向钢包内相继加入经过计算的硅铁中间合金、锰铁中间合金、钼铁中间合金、铬铁中间合金、钨铁中间合金、钒铁中间合金，在此工序需要不断加入铝线；在精炼全过程通过装在钢包底部的透气砖向刚也中吹氩气，使钢液获得一定搅拌动能进行精炼钢液，在吹氩气过程中控制钢液不裸露渣面，并采用铁硅粉、碳粉进行顶渣的钢液扩散脱氧，控制温度在1500℃，然后进入VD工序；

步骤三，在VD真空炉中对钢液进行真空处理，在此过程中避免钢液产生大的沸腾在真空度≤67Pa后保持20min后吹入氩气20min清洗及强化钢液；当罐侧真空破至＞98Pa时，打开液压系统，提升真空盖，当真空盖升到顶后，移开罐盖车，并关掉液压系统，然后测温、定氢取随炉样、定氧；当钢液温度在1450℃时开始进行浇铸；

步骤四，浇铸，在浇铸及后期的冷却全过程中进行氩气全封闭保护浇铸；在冷却过程中，首先进行恒温冷却到910℃后进行模具内冷却，并加保温盖缓冷至室温；

步骤五，加热至1050℃固溶，保温后油淬；再加热到620℃回火，时间为2h，即可。

对比例1：

将实施例1中的元素钨去除，其余配比和制备方法不变。

对照例

中国发明专利CN 106893947A实施例公开的A8轴承钢。

以下对实施例1-3和对比例1的轴承钢样品的力学性能进行对比测试，具体的测试数据见表1。

表1：实施例1-3和对比例1的轴承钢样品的力学性能测试数据；

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

1. 一种耐高温耐磨损轴承钢，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：碳 0.07-0.12%；硅 0.015-0.025%；锰0.55-0.72%；钼 2.45-3.75%；铬 5.5-6.2%；钨 0.018-0.025%；钒 0.08-0.13%；镍 ≤0.005%；铜 ≤0.003%；砷 ≤0.005%；锡 ≤0.001%；铅 ≤0.002%；钛≤0.003%；钙 ≤0.001%，其余为铁。

2.如权利要求1所述的耐高温耐磨损轴承钢，其特征在于，所述的轴承钢中，氢、氧、氮的元素含量均＜0.0005%。

3.如权利要求1所述的耐高温耐磨损轴承钢，其特征在于，所述的轴承钢中，碳、硅、锰、钼、铬、钨、钒和铁之外的杂质元素总量＜0.05%。

4. 如权利要求1所述的耐高温耐磨损轴承钢，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：碳 0.09%；硅 0.023%；锰0.63%；钼 2.88%；铬 5.95%；钨 0.021%；钒 0.12%；镍 ≤0.005%；铜 ≤0.003%；砷 ≤0.005%；锡 ≤0.001%；铅 ≤0.002%；钛 ≤0.003%；钙 ≤0.001%，其余为铁。

5. 如权利要求1所述的耐高温耐磨损轴承钢，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：碳 0.07%；硅 0.025%；锰0.55%；钼 3.75%；铬 5.5%；钨 0.025%；钒 0.08%；镍 ≤0.005%；铜 ≤0.003%；砷 ≤0.005%；锡 ≤0.001%；铅 ≤0.002%；钛 ≤0.003%；钙 ≤0.001%，其余为铁。

6. 如权利要求1所述的耐高温耐磨损轴承钢，其特征在于，由以下重量百分比的成分组成：碳 0.12%；硅 0.015%；锰0.72%；钼 2.45%；铬 6.2%；钨 0.018%；钒 0.13%；镍 ≤0.005%；铜 ≤0.003%；砷 ≤0.005%；锡 ≤0.001%；铅 ≤0.002%；钛 ≤0.003%；钙 ≤0.001%，其余为铁。