CN114134397A - 一种适用于冷挤压滚珠丝母用钢及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于冷挤压滚珠丝母用钢及其生产方法，属于铁基合金冶金领域。钢的规格为φ20‑120mm的棒材，交货态全截面硬度满足130‑160HBW，全截面显微组织为球状渗碳体+铁素体组织，奥氏体晶粒度≥6级；采用GB/T 228对钢材进行拉伸检测，满足抗拉强度Rm≥700MPa、断后伸长率A≥14％、断面收缩率Z≥35％；采用JIS G 0561法检验末端淬透性，满足J13mm硬度范围24～32HRC。生产流程为初炼—精炼—真空脱气—连铸—连铸坯开方成中间坯(方坯)—中间坯加热轧制成材—精整—球化退火—车皮—打件入库。本发明钢材经过后续冷挤压和表面渗碳淬火+回火热处理后加工的滚珠丝母成品，既能够保证表面具有足够的硬度和耐磨性，同时产品心部具备一定的韧性，能够显著延长产品的使用寿命。

Description

一种适用于冷挤压滚珠丝母用钢及其生产方法
技术领域
本发明涉及棒材合金钢技术领域，尤其涉及一种可应用于冷挤压加工滚珠丝母的钢及其生产方法。
背景技术
滚珠丝杠副是“直线运动系统”不可或缺的机械要素零件，通过滚珠丝杠和丝母之间滚动来实现动力的传递和运动模式的转换，实现了曾被认为极其困难的机械直线运动部的“滚动化”，广泛应用于数控机床、工业机器人、核工业、航空、航天等领域。服役条件为强冲击、高磨损和超高转速等，其结构特点和工作条件要求零件必须具备高的硬度、耐磨性、接触疲劳强度、良好的韧性、尺寸稳定性、耐腐蚀和冷热加工性能。滚珠丝杠副通常是由丝杠、滚珠、丝母及滚珠循环返回装置四个部分组成。
根据滚珠丝母的使用条件，对滚珠丝母的原材料钢材也提出很高要求，滚珠丝母用钢必须具备下列性能：高的强度和韧性，并且具备足够的耐磨性。此外，由于用户需要对材料进行热处理，因此，钢材还需具备一定的淬透性。此外，钢中的非金属夹杂物破坏了金属的连续性和均匀性。根据滚珠丝母的使用条件，在交变应力的作用下，夹杂物易于引起应力集中，成为疲劳裂纹源，容易形成裂纹，降低使用寿命。为提高最终产品的使用寿命，必须提高钢材纯净度，尽可能降低钢中非金属夹杂物。
但在滚珠丝母用钢材的材料选用方面，国内很多生产厂家照搬轴承行业的经验，原材料还是采用GCr15、GCr15SiMn，一般采用球化退火状态交付，其使用的是整体预处理后车削成型再整体淬火工艺，但是经过多年实践证明：这类轴承钢仅仅能勉强满足接触刚度的性能要求，其与轴承有很大差别。例如HRC60的硬化层深度、梯度以及在全行程范围的均匀度很难控制，淬火后轴向、径向伸缩变形难于控制等缺陷，且心部的韧性很难达到高载荷和高疲劳寿命的要求。与之相比球化退火后冷挤压再渗碳淬火工艺生产的滚珠丝母，表面具有高硬度、高强度和耐磨性的同时心部具有良好的韧性，尺寸稳定性好，超过了滚珠丝母的使用要求。
发明内容
本发明的目的是开发一种滚珠丝母用钢及其生产方法，可以用于冷挤压成型再渗碳淬火的方式生产滚珠丝母。满足滚珠丝母用钢材的强度、耐磨性、心部高强韧度的要求。
本申请钢的规格为φ20-120mm的棒材，交货态全截面硬度满足130-160HBW，全截面显微组织为球状渗碳体+铁素体组织，奥氏体晶粒度≥6级(7级以上)；采用GB/T 228对钢材进行拉伸检测，满足抗拉强度Rm≥700MPa、断后伸长率A≥14％、断面收缩率Z≥35％；采用JIS G 0561法检验末端淬透性，满足J13mm硬度范围24～32HRC。
钢的非金属夹杂物按GB/T 10561中A法评级，满足A类细系≤1.5；A类粗系≤1.0；B类细系≤1.0；B类粗系≤0.5；C类细系＝0；C类粗系＝0；D类细系≤1.0；D类粗系≤0.5；Ds类≤1.0。采用SEP 1927水浸高频探伤检测，缺陷长度不超过5mm；采用ASTM E381对钢材低倍组织评级，满足C≤2.0级、R≤2.0级、S≤2.0级。
本发明采用的技术方案为：一种适用于冷挤压滚珠丝母用钢，化学成分按重量百分比计为C：0.15～0.25％，Si≤0.08％，Mn：0.30～0.60％，Cr：0.70～1.25％，S≤0.015％，P≤0.020％，Ni≤0.25％，Mo：0.15～0.40％，Cu≤0.30％，Al：0.02～0.05％，Ca≤0.001％，Ti：0.010～0.030％％，B：0.0010～0.0030％，O≤0.0010％，N≤0.0090％，As≤0.04％，Sn≤0.03％，Sb≤0.005％，Pb≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
本发明的滚珠丝母用钢的化学成分设计依据如下：
1)C含量的确定
C是钢中最经济、最基本的强化元素，通过固溶强化和析出强化可明显提高钢的强度，但C过高会对钢的韧性及冷加工性能带来不利影响。本发明C含量的范围确定为0.15～0.25％，本发明涉及钢材属于低碳钢范畴；
2)Si含量的确定
Si在钢中以固溶强化形式提高钢的硬度和强度。但是，Si会提高冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低，而且Si使钢中的过热敏感性、裂纹和脱碳倾向增大。所以创新使用了KR炉铁水预处理工艺脱Si处理，本发明Si作为残余元素控制含量为≤0.08％。
3)Mn含量的确定
Mn作为炼钢过程的脱氧元素，是对钢的强化有效的元素，起固溶强化作用。而且Mn能提高钢的淬透性，改善钢的热加工性能。Mn能消除S(硫)的影响：Mn在钢铁冶炼中可与S形成高熔点的MnS，进而消弱和消除S的不良影响。但Mn含量高，会降低钢的韧性和冷加工性能。本发明的Mn含量控制在0.30～0.60％。
4)Cr含量的确定
Cr是碳化物形成元素，能够提高钢的淬透性、耐磨性和耐腐蚀性能但Cr含量过高，与钢中的碳结合，容易形成大块碳化物，这种难溶碳化物使钢的韧性降低，丝母寿命下降，本发明Cr含量的范围确定为0.70～1.25％。
5)Al含量的确定
Al作为钢中脱氧元素加入，除为了降低钢水中的溶解氧之外，Al与N形成弥散细小的氮化铝夹杂可以细化晶粒。但Al含量过多时，钢水熔炼过程中易形成大颗粒Al2O3等脆性夹杂，降低钢水纯净度，影响成品的使用寿命。本发明Al含量的范围确定为0.02～0.05％。
6)Mo含量的确定
Mo能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力。钢中加入钼，能提高机械性能，还可以抑制合金钢由于回火而引起的脆性。但钼是铁素体形成元素，当钼含量较多时就易出现铁素体δ相或其它脆性相而使韧性降低。本发明将Mo含量的范围确定为0.15～0.40％。
7)Ca含量的确定
Ca含量会增加钢中点状氧化物的数量和尺寸，同时由于点状氧化物硬度高，塑性差，在钢变形时其不变形，容易在交界面处形成空隙，使钢的性能变差。本发明Ca含量的范围确定为≤0.001％。
8)Ti含量的确定
Ti能细化钢的晶粒组织，从而提高钢的强度和韧性。Ti是钢中强脱氧剂，它能使钢的内部组织致密，细化晶粒；降低时效敏感性和冷脆性。改善回火稳定性，并有二次硬化作用，提高耐热钢的抗氧化性和热强性，如蠕变和持久强度。同时因为本发明钢中加入了B，Ti可以优先与N结合从而避免形成B的N化物，使B的作用更为明显。本发明Ti含量的范围确定为0.010～0.030％。
9)N含量的确定
当钢中溶有过饱和的氮，在放置较长一段时间后就会发生氮以氮化物形式的析出，并使钢的硬度、强度提高，塑性下降，发生时效。钢中加入适量的Ti，可生成稳定的Ti(C,N)，能够压抑Fe4N生成和析出，不仅改善钢的时效性，还可以阻止奥氏体晶粒的长大，起到细化晶粒的作用。但是氮会与钢中的合金元素生成氮化物非金属夹杂，更重要的是降低了合金元素的作用。钢中氮含量高时，钢的强度升高，冲击韧性降低。本发明的N含量确定为≤0.009％。
10)B含量的确定
低碳硼钢渗碳性能良好，表面碳浓度不易过度增大。所以可得到高强度和疲劳寿命，渗碳后可直接淬火，对缺口敏感性也很小。钢中加入微量的硼可显著提高钢的淬透性。本发明的B含量确定为0.0010～0.0030％。
11)O含量的确定
氧含量代表了氧化物夹杂总量的多少，氧化物脆性夹杂限制影响成品的使用寿命，大量试验表明，氧含量的降低对提高钢材纯净度特别是降低钢种氧化物脆性夹杂物含量显著有利。本发明氧含量的范围确定为≤0.0010％。
12)P、S含量的确定
P在钢中会严重引起凝固时的偏析，P溶于铁素体使晶粒扭曲、粗大，且增加冷脆性。本发明P含量的范围确定为≤0.020％。S使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，本发明S含量的范围确定为≤0.015％。
13)As、Sn、Sb、Pb含量的确定
As、Sn、Sb、Pb等微量元素，均属低熔点有色金属，在钢材中存在，引起零件表面出现软点，硬度不均，因此将它们视为钢中的有害元素，本发明这些元素含量的范围确定为As≤0.04％，Sn≤0.03％，Sb≤0.005％，Pb≤0.002％。
本发明还要提供基于上述化学成分的滚珠丝母的生产方法，流程为电炉或转炉—炉外精炼—VD或RH真空脱气—连铸—连铸坯开方成中间坯(方坯)—中间坯加热轧制成材—精整—球化退火—车皮—打件入库。
上述生产流程的工艺特点如下：
1、采用KR脱Si预处理过的优质铁水、废钢及原辅料，以降低钢水中有害元素含量。加强精炼过程的Al脱氧，保证钢中残铝量(0.02～0.05％)，利用钢水中的良好的动力学条件，使用VD或RH炉真空脱气处理，使非金属夹杂物充分上浮并控制较低的气体含量。在真空脱气后进行长时间软吹氩，保证夹杂物充分上浮，同时连铸全程要进行防氧化保护来减少钢中的夹杂物数量。另外选用优质耐材减少外来夹杂对钢水污染的控制技术，强化对生产过程的控制。
2、连铸过程采用电磁搅拌及轻压下技术，并采用低过热度(20～40℃)浇注，有效改善和降低连铸坯的成分偏析，尤其地，在增加凝固末端电磁搅拌及轻压下等先进设备后，铸坯凝固组织的致密度得到了提高，显著地改善了铸坯的质量，降低成分偏析。
3、本发明的产品将冶炼原料依次经电炉或转炉冶炼、LF精炼、RH或VD真空脱气和连铸，连铸出与钢材成品化学成分相符的规格为390×510mm及以上的连铸方坯；连铸坯应下坑缓冷，防止连铸坯开裂，缓冷时间不小于48小时，随后将连铸坯送至中性或弱氧化性气氛的加热炉内加热后并开坯成200×200mm-300×300mm的中间坯，加热温度1000-1250℃，加热时间大于5小时，开坯轧制时开轧温度1000℃-1200℃，終轧温度≥800℃，开坯轧制压缩比大于5，中间坯应下坑缓冷，下坑温度≥500℃，缓冷时间不小于48小时。
而后再将中间坯送至加热炉内轧制成目标钢材，具体的轧制工艺为：预热段温度控制在650-900℃，加热段温度控制在1000-1250℃，均热段温度控制在1000-1250℃，为保证坯料充分均匀受热，总加热时间在2小时以上。轧制开轧温度控制在1000℃-1200℃，終轧温度控制在800℃-980℃，轧制完成后入坑缓冷(入坑温度≥500℃，在坑时间不低于48小时)，缓冷过程使钢中Ti(C,N)质点细小、均匀、充分析出，从而细化晶粒并防止钢材出现混晶的情况，再经后续矫直、探伤，制得合格的热轧态棒材产品，此时的微观组织为铁素体+贝氏体。
为保证钢材的交货硬度及组织要求，需对上述精整合格的钢材进行球化退火处理，退火加热温度为750-820℃，在炉时间400-600min，出炉后空冷至室温。经过该球化退火工艺圆钢全截面可获得均匀的球状渗碳体+铁素体组织。将退火后的棒材产品再经后续车皮+表面探伤处理，其中，车皮单边车皮量不低于0.5mm，并最终打件入库。
本发明的滚珠丝母用钢具有如下特点：
1)本发明钢材经过后续冷挤压和表面渗碳淬火+回火热处理后加工的滚珠丝母成品，既能够保证表面具有足够的硬度(58～62HRC)和耐磨性，同时产品晶粒度可达到7级以上，心部具备一定的韧性，能够显著提高产品的使用寿命。
2)本发明钢材由于交货组织为均匀的球状渗碳体+铁素体，因组织均匀度控制好，能满足冷挤压加工要求，后续渗碳淬火+回火热处理后产品热处理变形小，尺寸精度高，且表面耐磨性好、心部韧性高，能够满足高端滚珠丝母的使用要求。
3)本发明钢材通过上述冶炼技巧，再结合水浸高频探伤检测把关内部质量，能够保证高端滚珠丝母使用疲劳寿命的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例1的球状渗碳体+铁素体的晶相组织图；
图2为本发明实施例2的球状渗碳体+铁素体的晶相组织图；
图3为本发明实施例3的球状渗碳体+铁素体的晶相组织图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
实施例1-3对本发明滚珠丝母用钢的化学成分和制造方法分别举例。
各实施例的化学成分(wt％)参见表1、2
表1
实施例 C Si Mn P S Cr Cu Ni Al B
1 0.22 0.07 0.55 0.016 0.006 1.01 0.01 0.02 0.026 0.0017
2 0.23 0.06 0.53 0.017 0.006 1.02 0.01 0.02 0.025 0.0014
3 0.22 0.06 0.53 0.015 0.005 0.98 0.01 0.02 0.026 0.0016
表2
实施例 Mo As Sn Sb Pb Ca Ti N O
1 0.17 0.0063 0.0033 0.0018 0.001 0.0001 0.0273 0.0042 0.0007
2 0.17 0.0053 0.0037 0.0017 0.001 0.0001 0.0268 0.0048 0.0006
3 0.18 0.0061 0.0035 0.0017 0.001 0.0001 0.0268 0.0041 0.0007
各实施例钢材的夹杂物见表3
表3
实施例 A细夹杂 A粗夹杂 B细夹杂 B粗夹杂 C细夹杂 C粗夹杂 D细夹杂 D粗夹杂 Ds夹杂
1 0-0.5 0-0.5 0-1.0 0-0.5 0 0 0-0.5 0-0.5 0-0.5
2 0-1.0 0-0.5 0-0.5 0-0.5 0 0 0-1.0 0-0.5 0-0.5
3 0-0.5 0-0.5 0-0.5 0 0 0 0-0.5 0-0.5 0-1.0
各实施例钢材的硬度数据见表4
表4
实施例 硬度(HBW)
1 143
2 145
3 148
各实施例钢材的低倍数据见表5
表5
实施例 C R S
1 1.0 1.0 1.0
2 1.0 1.0 1.0
3 1.0 1.0 1.0
各实施例钢材的晶粒度数据见表6
表6
实施例 晶粒度(级)
1 7
2 7
3 7
各实施例钢材的水浸高频探伤数据见表7
表7
实施例 水浸高频探伤检出缺陷长度(mm)
1 0
2 0
3 2
各实施例钢材的力学性能数据见表8
表8
Figure BDA0003002777150000071
各实施例钢材的末端淬透性数据见表9
表9
Figure BDA0003002777150000072
Figure BDA0003002777150000081
各实施例钢材的组织参见图1-3。
各实施例的滚珠丝母用钢的制造流程为电炉或转炉—炉外精炼—VD或RH真空脱气—连铸—连铸坯开方成中间坯—中间坯加热轧制成材—精整—球化退火—车皮—打件入库。
具体的冶炼时，选用优质铁水，铁水经过KR预处理脱Si、废钢及原辅料，选用优质脱氧剂及耐火材料。在电炉/转炉生产过程中，三个实施例的出钢终点C分别控制在0.05-0.35％，终点P要求≤0.020％，连铸过热度控制在15-35℃之内。
各实施例的连铸坯进行开坯轧制工艺如下表8所示。
表8
Figure BDA0003002777150000082
将中间坯送至加热炉内轧制成目标圆棒，具体的轧制工艺为：设置预热段温度控制在650-900℃，加热段温度控制在1000-1250℃，均热段温度控制在1000-1250℃，为保证坯料充分均匀受热，总加热时间在2小时以上。轧制开轧温度控制在1000℃-1200℃，終轧温度控制在800℃-980℃，轧制完成后应缓慢冷却，使钢中Ti(C,N)质点细小、均匀、充分析出，从而细化晶粒并防止钢材出现混晶的情况，再经后续矫直、探伤，得到目标棒材产品。
将轧制的成品棒材进行球化退火处理，退火加热温度为750-820℃，在炉时间400-600min，出炉后空冷至室温。将退火后的棒材产品再经后续车皮+表面探伤处理，其中，车皮单边车皮量不低于0.5mm，并最终打件入库。
尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于冷挤压滚珠丝母用钢，其特征在于：所述钢的化学成分按重量百分比计为C：0.15～0.25％，Si≤0.08％，Mn：0.30～0.60％，Cr：0.70～1.25％，S≤0.015％，P≤0.020％，Ni≤0.25％，Mo：0.15～0.40％，Cu≤0.30％，Al：0.02～0.05％，Ca≤0.001％，Ti：0.010～0.030％％，B：0.0010～0.0030％，O≤0.0010％，N≤0.0090％，As≤0.04％，Sn≤0.03％，Sb≤0.005％，Pb≤0.002％，余量为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的适用于冷挤压滚珠丝母用钢，其特征在于：所述钢的规格为φ20-120mm的棒材，交货态全截面硬度满足130-160HBW，全截面显微组织为球状渗碳体+铁素体组织，奥氏体晶粒度≥6级；采用GB/T 228对钢材进行拉伸检测，满足抗拉强度Rm≥700MPa、断后伸长率A≥14％、断面收缩率Z≥35％；采用JIS G 0561法检验末端淬透性，满足J13mm硬度范围24～32HRC。
3.根据权利要求1所述的适用于冷挤压滚珠丝母用钢，其特征在于：所述钢的非金属夹杂物按GB/T 10561中A法评级，满足A类细系≤1.5；A类粗系≤1.0；B类细系≤1.0；B类粗系≤0.5；C类细系＝0；C类粗系＝0；D类细系≤1.0；D类粗系≤0.5；Ds类≤1.0。采用SEP 1927水浸高频探伤检测，缺陷长度不超过5mm；采用ASTM E381对钢材低倍组织评级，满足C≤2.0级、R≤2.0级、S≤2.0级。
4.一种根据权利要求1所述的适用于冷挤压滚珠丝母用钢的生产方法，其特征在于：包括如下步骤,
步骤一、钢水冶炼；
步骤二、冶炼后的钢水采用连铸方式生产规格为390mm×510mm及以上的连铸方坯，新铸造的连铸坯下坑缓冷，缓冷时间不小于48小时；
步骤三、将连铸坯重新加热奥氏体化，然后开坯轧制成200mm×200mm～300mm×300mm的中间坯，开坯轧制时开轧温度1000℃～1200℃，终轧温度≥800℃，开坯轧制压缩比大于5，中间坯下坑缓冷，下坑温度≥500℃，缓冷时间不小于48小时；
步骤四、中间坯再加热使均匀受热完全奥氏体化，然后热轧成棒材规格，开轧温度控制在1000℃-1200℃，终轧温度控制在800℃-980℃，轧制完成后入坑缓冷，入坑温度≥500℃，在坑时间不低于48小时，此时棒材的微观组织为铁素体+贝氏体；
步骤五、棒材经矫直精整后进行球化退火处理，退火加热温度为750-820℃，在炉时间400-600min，出炉后空冷至室温，圆钢全截面获得均匀的球状渗碳体+铁素体组织，二种组织相互均匀分布；
步骤六：对退火后的棒材产品表面车皮。
5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于：步骤三中，将连铸坯送至中性或弱氧化性气氛的加热炉内加热，加热温度1000-1250℃，加热时间大于5小时。
6.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于：步骤四中，中间坯采用分段加热，预热段温度控制在650-900℃，加热段温度控制在1000-1250℃，均热段温度控制在1000-1250℃，为保证坯料充分均匀受热，总加热时间在2小时以上。
7.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于：步骤一中，钢水的冶炼包括电炉或转炉、炉外精炼、真空脱气，原料铁水采用KR脱Si预处理，精炼过程中采用Al脱氧，且要控制钢中残铝量：0.02～0.05％，通过VD或RH真空脱气使非金属夹杂物充分上浮并控制较低的气体含量，真空脱气后对钢水软吹氩让夹杂物充分上浮。
8.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于：步骤二中，连铸全程要进行防氧化保护来减少钢中的夹杂物数量，采用电磁搅拌及轻压下技术，控制20～40℃的低过热度浇注，增加凝固末端电磁搅拌及轻压下提高铸坯凝固组织的致密度。
9.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于：步骤六中，车皮量不低于0.5mm。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115094304A (zh) * 2022-05-10 2022-09-23 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种连铸圆坯生产超长寿命滚珠丝杠用钢及其制备方法
CN116574967A (zh) * 2023-03-24 2023-08-11 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种机器人rv减速机摆线轮用渗碳轴承钢及其生产方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040035499A1 (en) * 2002-08-21 2004-02-26 Komatsu Ltd Rolling elements
JP2008163414A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Komatsu Ltd 転動部材及びその製造方法
CN104220625A (zh) * 2012-03-30 2014-12-17 株式会社神户制钢所 滚动疲劳特性优异的轴承用钢材及其制造方法
CN110257716A (zh) * 2019-07-25 2019-09-20 建龙北满特殊钢有限责任公司 一种机床用高端轴承钢材料及其生产工艺
CN110484837A (zh) * 2019-08-16 2019-11-22 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种滚珠丝杠用钢及其制造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040035499A1 (en) * 2002-08-21 2004-02-26 Komatsu Ltd Rolling elements
JP2008163414A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Komatsu Ltd 転動部材及びその製造方法
CN104220625A (zh) * 2012-03-30 2014-12-17 株式会社神户制钢所 滚动疲劳特性优异的轴承用钢材及其制造方法
CN110257716A (zh) * 2019-07-25 2019-09-20 建龙北满特殊钢有限责任公司 一种机床用高端轴承钢材料及其生产工艺
CN110484837A (zh) * 2019-08-16 2019-11-22 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种滚珠丝杠用钢及其制造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115094304A (zh) * 2022-05-10 2022-09-23 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种连铸圆坯生产超长寿命滚珠丝杠用钢及其制备方法
CN115094304B (zh) * 2022-05-10 2023-09-15 江阴兴澄特种钢铁有限公司 一种连铸圆坯生产超长寿命滚珠丝杠用钢及其制备方法
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