CN114032470B - 一种渗碳轴承钢及其制备方法 - Google Patents

一种渗碳轴承钢及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114032470B
CN114032470B CN202210012815.6A CN202210012815A CN114032470B CN 114032470 B CN114032470 B CN 114032470B CN 202210012815 A CN202210012815 A CN 202210012815A CN 114032470 B CN114032470 B CN 114032470B
Authority
CN
China
Prior art keywords
percent
equal
vacuum
temperature
bearing steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210012815.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114032470A (zh
Inventor
顾超
包燕平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Science and Technology Beijing USTB
Original Assignee
University of Science and Technology Beijing USTB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Science and Technology Beijing USTB filed Critical University of Science and Technology Beijing USTB
Priority to CN202210012815.6A priority Critical patent/CN114032470B/zh
Publication of CN114032470A publication Critical patent/CN114032470A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114032470B publication Critical patent/CN114032470B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • C21D1/773—Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material under reduced pressure or vacuum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/20—Carburising
    • C23C8/22—Carburising of ferrous surfaces

Abstract

本发明提供了一种渗碳轴承钢及其制备方法，该渗碳轴承钢按重量百分比计，C 0.11‑0.15,Si 0.10‑0.25,Mn 0.15‑0.35,Cr 4.8‑6.0,Mo 4.00‑4.50,Ni 3.20‑3.60，V 1.13‑1.33,P≤0.008,S≤0.003，余量为铁和不可避免的杂质元素，其经过真空渗碳热处理和双细化热处理工艺，取得了更好的技术效果，碳化物粒径≤0.8μm，渗层表面硬度≥68HRC，接触疲劳寿命为3.7×108次。

Description

一种渗碳轴承钢及其制备方法
技术领域
本发明涉及轴承钢制造技术领域，尤其涉及一种渗碳轴承钢及其制备方法。
背景技术
轴承钢是制造轴承的主要材料，需要具有超高的纯净度、严格控制的夹杂物类型、尺寸、 数量与分布等冶金质量和高的硬度、适当的韧性、较高的耐磨性和抗接触疲劳性能，满足滚动轴承对寿命和可靠性要求。因此轴承钢品质最高，性能要求苛刻，而且量大面广，其种类繁多，被称为特钢之王。按照轴承钢的化学成分及使用需求，轴承钢可分为高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、中碳轴承钢、高温轴承钢和无磁轴承钢等五大类型。
随着喷气发动机的出现，轴承的使用温度提高到300℃以上，高碳铬轴承钢GCr15耐温性不 足，因此借鉴使用高速工具钢的钢种，典型牌号为8Cr4MoV(M50)，目前已经发展为航空发 动机主打材料。为满足高温耐冲击的要求，在M50的基础上，国外开发出了高温渗碳轴承钢G13Cr4Mo4Ni4V(M50NiL)。
我国采用双真空冶炼工艺生产的高温渗碳轴承钢M50NiL具有较高的纯净度，但其表面硬度以及解除疲劳性能与国外生产的产品仍存在很大差距，如何进一步改善渗碳轴承钢的表面硬度和接触疲劳性能是国内研究者长期关注的问题。
发明内容
本发明的目的是进一步改善渗碳轴承钢的表面硬度和接触疲劳寿命，为了实现所述目的，发明人提出具体方案如下：
渗碳轴承钢，其成分按重量百分比计为，C 0.11-0.15,Si 0.10-0.25,Mn 0.15-0.35,Cr 4.8-6.0,Mo 4.00-4.50,Ni 3.20-3.60，V 1.13-1.33,P≤0.008，S≤0.003，余量为铁和不可避免的杂质元素，其碳化物粒径≤0.8μm，渗层表面硬度≥68HRC,接触疲劳寿命≥3.7×108次。
进一步的，渗碳轴承钢，其成分按重量百分比计为，C 0.12-0.15,Si 0.13-0.22,Mn 0.17-0.30,Cr 5.2-5.8,Mo 4.10-4.35,Ni 3.30-3.45，V 1.19-1.27, P≤0.006，S≤0.003，余量为铁和不可避免的杂质元素，其碳化物粒径≤0.5μm，渗层表面硬度≥70HRC,接触疲劳寿命≥4.0×108次。
上述渗碳轴承钢的制备方法，包括以下步骤：
(1)采用双真空工艺制备所述渗碳轴承钢；
(2)进行真空渗碳热处理，温度为960-980℃，时间为5-8h；
(3)按照如下顺序进行真空淬火+回火热处理:
第一次真空气淬参数为：温度为1120-1150℃，时间为30-60min;
第一次真空回火参数为：温度为550-590℃，时间为2-3h;
第二次真空气淬参数为：温度为1130-1150℃，时间为30-50min;
第二次真空回火参数为：温度为560-580℃，时间为2-3h。
进一步的，步骤（2）中真空渗碳热处理温度为970-975℃，时间为6-7h。
进一步的，步骤（3）中第一次真空气淬参数为：温度为1130-1140℃，时间为40-50min;
第一次真空回火参数为：温度为560-570℃，时间为2-2.5h;
第二次真空气淬参数为：温度为1130-1140℃，时间为40-50min;
第二次真空回火参数为：温度为560-570℃，时间为2-2.5h。
本发明取得了以下技术效果：从引起表面硬度和接触疲劳寿命的原因出发，在M50NiL的基础上，对Cr含量进行调整，提高生成的碳化物的稳定性，另外，Cr还可以提高钢的淬透性，同时，采用真空渗碳+真空双细化处理（即两次真空淬火+回火热处理）后，渗碳轴承钢的晶粒和碳化物粒径明显减少，碳化物粒径≤0.8μm，渗层表面硬度≥68HRC,接触疲劳寿命为3.7×108次。
具体实施方式
为了更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。
渗碳轴承钢，其成分按重量百分比计为，C 0.11-0.15,Si 0.10-0.25,Mn 0.15-0.35,Cr 4.8-6.0,Mo 4.00-4.50,Ni 3.20-3.60，V 1.13-1.33,P≤0.008，S≤0.003，余量为铁和不可避免的杂质元素，其制备方法包括以下步骤：(1)采用双真空工艺制备所述渗碳轴承钢；(2)进行真空渗碳热处理，温度为960-980℃，时间为5-8h；(3)按照如下顺序进行真空淬火+回火热处理:第一次真空气淬参数为：温度为1120-1150℃，时间为30-60min;第一次真空回火参数为：温度为550-590℃，时间为2-3h;第二次真空气淬参数为：温度为1130-1150℃，时间为30-50min;第二次真空回火参数为：温度为560-580℃，时间为2-3h。
下面参考具体实施例对本发明进行更进一步的描述。下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
实施例1-2
实施例1-2采用如下工艺制备渗碳轴承钢，具体包括以下步骤：(1)采用双真空工艺制备所述渗碳轴承钢；(2)进行真空渗碳热处理； (3)进行两次真空淬火+回火热处理。步骤(2)和(3)具体控制温度和时间如表2实施例1-2所示。制备得到的渗碳轴承钢成分如表1实施例1-2所示；
对比例1-2
对比例1与实施例1的区别在于Cr含量不同；
对比例2与实施例1的区别在于真空渗碳处理后未进行真空淬火+回火热处理；
对比例1-2制备得到的渗碳轴承钢成分如表1对比例1-2所示。
对实施例1-2以及对比例1-2制备得到的渗碳轴承钢进行性能测试，测试结果如表2所示，未进行Cr含量调整、进行双细化热处理工艺制备的渗碳轴承钢的碳化物粒径为现有技术的1/5左右，表面硬度达到60HRC，接触疲劳寿命L10为现有技术的2倍左右；进行Cr含量调整、进行双细化热处理工艺制备的渗碳轴承钢的碳化物粒径为现有技术的1/8-1/9，表面硬度≥71HRC，接触疲劳寿命L10为现有技术的5倍左右，可见，进行Cr含量调整、进行双细化热处理工艺制备的渗碳轴承钢取得了更好的接触疲劳性能。
本发明的具体实施例和对比例的化学组成如表1所示，制备工艺及其性能如表2所示。
表1 本发明实施例和对比例化学成分（wt%）
Figure 294720DEST_PATH_IMAGE002
表2 本发明实施例和对比例制备工艺和性能
Figure 274177DEST_PATH_IMAGE004
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种渗碳轴承钢，其特征在于，按重量百分比计，其组成为：C 0.11-0.15，Si 0.10-0.25，Mn 0.15-0.35，Cr 4.8-6.0，Mo 4.00-4.50，Ni 3.20-3.60，V 1.13-1.33，P≤0.008，S≤0.003，余量为铁和不可避免的杂质元素，其碳化物粒径≤0.8μm，渗层表面硬度≥68HRC，接触疲劳寿命≥3.7×108次。
2.如权利要求1所述的渗碳轴承钢，其特征在于，按重量百分比计，其组成为：C 0.12-0.15，Si 0.13-0.22，Mn 0.17-0.30，Cr 5.2-5.8，Mo 4.10-4.35，Ni 3.30-3.45，V 1.19-1.27，P≤0.006，S≤0.003，余量为铁和不可避免的杂质元素，其碳化物粒径≤0.5μm，渗层表面硬度≥70HRC,接触疲劳寿命≥4.0×108次。
3.一种如权利要求1或2所述渗碳轴承钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用双真空工艺制备所述渗碳轴承钢；
(2)进行真空渗碳热处理，温度为960-980℃，时间为5-8h；
(3)按照如下顺序进行真空淬火+回火热处理：
第一次真空气淬参数为：温度为1120-1150℃，时间为30-60min；
第一次真空回火参数为：温度为550-590℃，时间为2-3h；
第二次真空气淬参数为：温度为1130-1150℃，时间为30-50min；
第二次真空回火参数为：温度为560-580℃，时间为2-3h。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，真空渗碳热处理温度为970-975℃，时间为6-7h。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，
第一次真空气淬参数为：温度为1130-1140℃，时间为40-50min；
第一次真空回火参数为：温度为560-570℃，时间为2-2.5h；
第二次真空气淬参数为：温度为1130-1140℃，时间为40-50min；
第二次真空回火参数为：温度为560-570℃，时间为2-2.5h。
CN202210012815.6A 2022-01-07 2022-01-07 一种渗碳轴承钢及其制备方法 Active CN114032470B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210012815.6A CN114032470B (zh) 2022-01-07 2022-01-07 一种渗碳轴承钢及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210012815.6A CN114032470B (zh) 2022-01-07 2022-01-07 一种渗碳轴承钢及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114032470A CN114032470A (zh) 2022-02-11
CN114032470B true CN114032470B (zh) 2022-04-05

Family

ID=80141408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210012815.6A Active CN114032470B (zh) 2022-01-07 2022-01-07 一种渗碳轴承钢及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114032470B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116837192B (zh) * 2023-08-31 2023-12-01 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 一种超细晶高温渗碳轴承钢及其制造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11210767A (ja) * 1998-01-27 1999-08-03 Senshin Zairyo Riyo Gas Generator Kenkyusho:Kk 転がり軸受
JP2002309339A (ja) * 2001-04-16 2002-10-23 Nippon Steel Corp 溶接熱影響部靭性と疲労特性に優れた溶接継手
US20040094238A1 (en) * 2002-11-12 2004-05-20 Koyo Seiko Co., Ltd. Bearing steel excellent in corrosion resistance
JP2006291252A (ja) * 2005-04-07 2006-10-26 Nisshin Steel Co Ltd 疲労特性の良好な焼入れ焼戻し鋼管用素材鋼板および鋼管
JP6722511B2 (ja) * 2016-05-20 2020-07-15 株式会社豊田中央研究所 浸炭用焼結鋼、浸炭焼結部材およびそれらの製造方法
KR102561036B1 (ko) * 2019-01-11 2023-07-31 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 강재
CN110527911B (zh) * 2019-09-16 2020-12-18 北京航空航天大学 一种低密度高强高耐蚀齿轮轴承钢及其制备方法
CN113201698B (zh) * 2021-04-30 2022-05-13 钢铁研究总院 一种高温轴承钢及其洁净均匀化制备方法
CN113462959B (zh) * 2021-05-31 2022-05-13 钢铁研究总院 一种长寿命高可靠性大原子合金化高温轴承钢及制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114032470A (zh) 2022-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111394639B (zh) 一种高耐磨齿轮钢的制造方法
CN114318168B (zh) 一种高强度高韧性碳氮复渗钢及制备方法
CN111763889A (zh) 一种高碳轴承钢及其制备方法
CN107916364B (zh) 一种热作模具钢
CN114032470B (zh) 一种渗碳轴承钢及其制备方法
JP2011510175A (ja) 高合金冷間ダイス鋼
JPS6311423B2 (zh)
CN113718174B (zh) 一种双细化高强韧长寿命中高碳轴承钢及制备方法
JP3033349B2 (ja) 耐ピッチング性に優れた浸炭鋼部品
CN113151738B (zh) 一种高洁净度凸轮轴用钢及其轧制方法
CN113564496B (zh) 一种长寿命铁路轴承钢及其制备方法
EP3940089B1 (en) Carburizing bearing steel and preparation method thereof
CN112048668B (zh) 一种高硬度盾构刀具用钢及其制造方法
CN102443740B (zh) 一种合金氮化钢及其制造方法
CN110592331B (zh) 一种铸造钢铁耐磨件的热处理生产方法
CN115404390A (zh) 一种稀土微合金化高温渗碳轴承钢及其制备方法
JPS6144159A (ja) 浸炭窒化性にすぐれた冷間鍛造用鋼
KR100979035B1 (ko) 고온에서 내마모성이 우수한 베어링강의 열처리 방법
CN110318009A (zh) 易冷镦的电磁阀用合金材料
JPH04160135A (ja) 浸炭用鋼
CN113846276B (zh) 一种含有Zr元素的高强度高速钢及其制备方法
CN111876564B (zh) 六角合金工具钢s2的球化退火工艺
CN112501518B (zh) 一种贝氏体钢及其制备方法与用途
CN115094347B (zh) 一种高扭矩输出齿轮用钢及其制造方法、渗碳处理方法和应用
JPH01234554A (ja) 浸炭部品の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant