CN114981464B - 轴承线材及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开了轴承线材，所述轴承线材按重量百分比(重量％)计包含0.8％至1.2％的C、0.01％至0.6％的Si、0.1％至0.6％的Mn、1.0％至2.0％的Cr、0.01％至0.06％的Al、0.02％或更少(不包括0)的N、以及余量中的Fe和不可避免的杂质，其中显微组织的原始奥氏体晶粒尺寸为3μm至10μm，以及每单位面积具有15°或更大的取向差角度的大角度晶界的长度之和为1000mm/mm2至4000mm/mm2。

Description

轴承线材及其制造方法
技术领域
本公开内容涉及轴承线材及其制造方法，并且更特别地涉及通过缩短和省略随后的软化热处理的可适用于汽车和建筑部件的轴承线材及其制造方法。
背景技术
随着线材中碳含量的增加，线材的强度迅速增加，并因此难以对线材进行直接成形和加工，并且由于在冷却期间沿原始奥氏体的晶界析出的先共析渗碳体而使线材的延性或韧性迅速劣化。
为了使线材软化，通常进行球化热处理。球化热处理使渗碳体球化并引起晶粒的均匀分布以提高冷成形期间的冷加工性。此外，可以降低被加工的材料的硬度，从而增加加工模具的寿命。
同时，使冷镦品质(cold heading quality，CHQ)线材首先经受拉拔用于球化加速，但是在首先引入拉拔过程的情况下，在包含相对高的C含量的用于轴承的线材中可能出现由内部缺陷引起断裂的问题。
通常，为了将用于轴承的线材加工成钢丝，进行至少一次软化热处理。随后，另外进行拉拔和热处理过程以改善可冷锻性，并且可冷锻性可以通过在软化热处理之后的抗拉强度和球化率来获得。
然而，用于轴承的线材的软化在700℃至800℃的高温下进行30小时或更长的长时间，并因此由于高的热处理成本和长的生产时间而导致制造成本增加。因此，需要开发通过缩短和省略另外的软化热处理过程而制造的用于轴承的线材及其制造方法。
发明内容
技术问题
提供了通过在汽车或建筑部件的冷加工期间缩短或省略软化热处理而制造的轴承线材及其制造方法。
技术方案
根据本公开内容的一个方面，轴承线材按重量百分比(重量％)计包含0.8％至1.2％的C、0.01％至0.6％的Si、0.1％至0.6％的Mn、1.0％至2.0％的Cr、0.01％至0.06％的Al、0.02％或更少(不包括0)的N、以及余量中的Fe和不可避免的杂质，其中显微组织的原始奥氏体晶粒尺寸为3μm至10μm，以及每单位面积具有15°或更大的取向差角度(misorientation angle)的大角度晶界的长度之和为1000mm/mm2至4000mm/mm2。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，每单位面积具有15°或更小的取向差角度的小角度晶界的长度之和可以为250mm/mm2至800mm/mm2，以及具有5°或更小的取向差角度的晶界与小角度晶界的比率可以为40％至80％。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，显微组织可以包含在晶界中的网状先共析渗碳体和在晶粒中的珠光体。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，珠光体中的层间间距可以为0.05μm至0.2μm。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，抗拉强度可以为1,200MPa或更大，以及断面收缩率(reduction in area，RA)可以为20％或更大。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，在进行一次软化热处理之后，渗碳体的平均纵横比可以为2.5或更小。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，在进行一次软化热处理之后，抗拉强度可以为750MPa或更小。
根据本公开内容的另一个方面，用于制造轴承线材的方法包括：在950℃至1,050℃的温度范围内将钢坯加热，所述钢坯按重量百分比(重量％)计包含0.8％至1.2％的C、0.01％至0.6％的Si、0.1％至0.6％的Mn、1.0％至2.0％的Cr、0.01％至0.06％的Al、0.02％或更少(不包括0)的N、以及余量中的Fe和不可避免的杂质；通过在由以下表达式(1)表示的临界变形或更大的情况下在Ael℃至Acm℃的温度范围内对钢坯进行精热轧来制备线材；以及以3℃/秒或更大的速率将线材冷却至500℃至600℃的温度范围，然后以1℃/秒或更小的速率将线材冷却：
表达式(1)：-1.6Ceq2+3.11Ceq-0.48
其中Ceq＝C+Mn/6+Cr/5，以及C、Mn和Cr表示各元素的重量％。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，线材可以满足以下表达式(2)。
表达式(2)：Tpf-Tf≤50℃
其中Tpf为线材在精热轧之前的平均表面温度，以及Tf为线材在精热轧之后的平均表面温度。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，加热时间可以为90分钟或更短。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，精热轧之前的平均奥氏体晶粒尺寸(AGS)可以为5μm至20μm。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，该方法还可以包括通过在冷却之后将线材加热至Ael℃至Ael+40℃的温度范围并保持该温度5小时至8小时来进行软化热处理。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，该方法还可以包括在软化热处理之后以20℃/小时或更小的速率将线材冷却至660℃。
有益效果
根据本公开内容的轴承线材及其制造方法，可以缩短软化热处理时间或者可以省略软化热处理，并因此可以降低制造成本。
附图说明
图1和2是根据本公开内容的实施例1和比较例1制备的线材在精热轧之前使用光学显微镜(optical microscope，OM)获得的显微组织图像。
图3和4是根据本公开内容的实施例1和比较例1制备的线材在精热轧和冷却之后使用扫描电子显微镜(SEM)获得的显微组织图像。
图5和6是根据本公开内容的实施例1和比较例1制备的线材的图像，其示出了通过SEM-EBSD观察的在精热轧和冷却之后的晶界特性。
图7和8是根据本公开内容的实施例1和比较例1制备的线材在球化热处理之后使用扫描电子显微镜(SEM)获得的显微组织图像。
具体实施方式
提供了根据本公开内容的一个实施方案的轴承线材，其按重量百分比(重量％)计包含0.8％至1.2％的C、0.01％至0.6％的Si、0.1％至0.6％的Mn、1.0％至2.0％的Cr、0.01％至0.06％的Al、0.02％或更少(不包括0)的N、以及余量中的Fe和不可避免的杂质，其中显微组织的原始奥氏体晶粒尺寸为3μm至10μm，以及每单位面积具有15°或更大的取向差角度的大角度晶界的长度之和为1000mm/mm2至4000mm/mm2。
发明实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开内容的实施方案。提供以下实施方案以将本公开内容的精神充分传达给本公开内容所属领域的普通技术人员。本公开内容不限于本文示出的实施方案，而是可以以其他形式呈现。在附图中，为了清楚地描述本公开内容，省略了与描述无关的部分，并且为了清楚起见，元件的尺寸可能被放大。
在整个说明书中，除非另有说明，否则术语“包含”一个要素不排除其他要素，而是可以进一步包含另外的元素。
如本文中所使用的，除非上下文另外清楚地表明，否则单数形式也旨在包括复数形式。
在下文中，将参照附图详细描述本公开内容的实施方案。
可以对用于轴承的线材进行球化热处理以获得可加工性。因为球化热处理是另外的过程，所以使热处理成本和时间增加，从而导致制造成本的增加。
本发明人对在制备用于轴承的线材时缩短或省略球化即软化热处理的方法进行了深入研究。因此，本发明人确定，可以通过经由优化合金元素的组成和制造条件得到期望的晶界特性来缩短或省略软化热处理，从而完成了本公开内容。
根据本公开内容的一个实施方案的轴承线材按重量百分比(重量％)计包含0.8％至1.2％的C、0.01％至0.6％的Si、0.1％至0.6％的Mn、1.0％至2.0％的Cr、0.01％至0.06％的Al、0.02％或更少(不包括0)的N、以及余量中的铁(Fe)和不可避免的杂质。
在下文中，将描述根据本公开内容的轴承线材中包含的合金元素的作用和含量。各合金元素的％是指重量％。
C的含量为0.8％至1.2％。
碳(C)是添加以获得产品强度的元素。当C含量小于0.8％时，由于基体材料的强度降低，因此在软化热处理和锻造过程之后进行的淬火和回火热处理之后不能获得足够的强度。然而，过量的C可能形成新的析出物例如M7C3，并因此在板坯例如大方坯或小方坯的凝固期间可能发生中心偏析。因此，可以将C含量的上限控制为1.2％。优选地，C含量可以为0.8％至1.1％。
Si的含量为0.01％至0.6％。
硅(Si)作为代表性的置换元素，有利于通过固溶强化获得强度。当Si含量小于0.01％时，难以获得线材的强度和足够的淬火性。然而，过量的Si可能增加软化热处理之后的锻造期间的强度，使得难以获得可冷锻性。因此，可以将Si含量的上限控制为0.6％。
Mn的含量为0.1％至0.6％。
锰(Mn)作为在基体结构中形成置换固溶体以增强固溶体强化的元素，是奥氏体形成元素并且被添加以在不降低延性的情况下获得期望的强度。当Mn含量小于0.1％时，难以由线材的固溶强化而获得强度和韧性。然而，当作为奥氏体形成元素的Mn的含量过多时，在软化热处理之后的锻造期间冷Acm转变点降低，并发生中心偏析，从而形成不均匀的线材组织。因此，可以将Mn含量的上限控制为0.6％。
Cr的含量为1.0％至2.0％。
铬(Cr)如Mn一样，是有利于通过改善线材的淬火性而获得马氏体组织的元素。当Cr含量小于1.0％时，难以通过在软化热处理和锻造过程之后进行的淬火和回火热处理获得马氏体显微组织。然而，当Cr含量过多时，可能发生中心偏析，从而在线材中大量地形成低温组织。因此，可以将Cr含量的上限控制为2.0％。
Al的含量为0.01％至0.06％。
以0.01％或更大的量添加铝(Al)不仅用于获得脱氧效果，而且通过析出基于Al的碳氮化物来抑制奥氏体晶粒的生长，并获得接近平衡相的先共析铁素体的部分。然而，当Al含量过多时，增加诸如Al2O3的硬夹杂物的形成，并特别地在铸造期间可能发生喷嘴堵塞。因此，可以将Al含量的上限控制为0.06％。
N的含量为0.02％或更少(不包括0)。
尽管氮(N)具有固溶强化作用，但过量的N可能由于未形成氮化物的溶质氮而使材料的韧性和延性劣化。因此，在本公开内容中将N作为杂质进行控制，并且可以将N含量的上限控制为0.02％。
本公开内容的组成的剩余组分为铁(Fe)。然而，组成可能包含从原材料或周围环境中不可避免地并入的不期望的杂质，并因此无法排除另外的合金组分的添加。不可避免的杂质的实例可以包括磷(P)和硫(S)。这些杂质对于制造领域的任何技术人员而言都是已知的并且其细节在本公开内容中没有具体提及。
同时，在根据本公开内容的一个实施方案的轴承线材的显微组织中，在沿原始奥氏体晶粒的晶界中存在网状先共析渗碳体，并且在晶粒中存在珠光体。
此外，根据本公开内容的一个实施方案，显微组织可以具有3μm至10μm的原始奥氏体晶粒尺寸。
在软化热处理期间，珠光体组织中的渗碳体从板状变为球状，并且线材的强度随着球化的进展程度而降低。
在软化热处理期间，金属原子通过材料中的缺陷空间以各种扩散路径迁移。金属原子经由作为原子缺陷的空位以及经由作为线缺陷的晶界和位错或管道(pipe)而扩散。与原子缺陷相比，由于相对更宽的空间，可以经由位错和晶界进行高速度扩散。
同时，在软化热处理中，热处理时间由各原子的扩散速率确定，并且扩散速率的最重要因素是晶界。
在本公开内容中，基于晶界之间的错向将晶界组织的晶界分类成大角度晶界和小角度晶界，并尝试控制各晶界的分布。具体地，将与相邻晶粒的关系量化为取向差角度值，并且基于角度15°，将晶界划分为具有15°或更大角度的大角度晶界和具有15°或更小角度的小角度晶界。本公开内容中定义的晶界的分布适用于线材的从表面区域到中心区域的整个区域。
为了有效地缩短软化热处理时间，理想的是通过经由使晶粒细化最大化增加晶界的相对面积来获得大量的大角度晶界。然而，为了晶粒细化，轧制操作的负荷增加，从而导致设备的寿命缩短和生产率降低的问题。
因此，在本公开内容中，在控制原始奥氏体的晶粒尺寸的同时，尝试控制每单位面积具有15°或更大的取向差角度的大角度晶界的总长度。具体地，根据一个实施方案的轴承线材的原始奥氏体晶粒尺寸(AGS)为3μm至10μm，每单位面积具有15°或更大的取向差角度的大角度晶界的长度之和为1,000mm/mm2至4,000mm/mm2。
同时，分布在大角度晶界中的具有15°或更小的取向差角度的小角度晶界(作为通过在热轧期间的变形所产生的位错聚集的位置)可以在软化热处理期间辅助球化行为以改善可冷锻性。在本公开内容中，每单位面积具有15°或更小的取向差角度的小角度晶界的长度之和为250mm/mm2至800mm/mm2。
当小角度晶界的长度分布小于250mm/mm2时，对缩短软化热处理时间的效果不显著。当小角度晶界的长度分布大于800mm/mm2时，在轧制期间位错密度增加，并因此部分地发生再结晶从而降低位错密度，或者晶粒可能发展成不同尺寸的双峰形式而不具有均匀的晶粒尺寸。
同时，较小的取向差角度表示较大的位错。在本公开内容中，具有5°或更小的取向差角度的晶界与小角度晶界的比率为40％至80％。
然后，将详细描述根据本公开内容的另一个实施方案的用于制造轴承线材的方法。
本公开内容的线材可以通过制备具有上述合金元素组成的钢坯，并进行再加热-线材轧制-多级冷却的过程来制造。
具体地，根据本公开内容的另一个实施方案的用于制造轴承线材的方法包括：在950℃至1,050℃的温度范围内将钢坯加热，所述钢坯按重量百分比(重量％)计包含0.8％至1.2％的C、0.01％至0.6％的Si、0.1％至0.6％的Mn、1.0％至2.0％的Cr、0.01％至0.06％的Al、0.02％或更少(不包括0)的N、以及余量中的Fe和不可避免的杂质；通过在由以下表达式(1)表示的临界变形或更大的情况下在Ael℃至Acm℃的温度范围内对钢坯进行精热轧来制备线材；以及以3℃/秒或更大的速率将线材冷却至500℃至600℃的温度范围，然后以1℃/秒或更小的速率将线材冷却。
表达式(1)：-1.6Ceq2+3.11Ceq-0.48
在此，Ceq＝C+Mn/6+Cr/5，以及C、Mn和Cr表示各元素的重量％。
对合金元素的含量的数值限制原因如上所述。
首先，根据本公开内容，进行在950℃至1,050℃的温度范围内将具有上述组成的钢坯加热的步骤。
当加热温度低于950℃时，施加到轧机的负荷增加，并因此其更换周期可能缩短。相反地，当加热温度超过1050℃时，对于轧制需要迅速冷却，并因此难以控制冷却以及由于产生裂纹等而难以获得高品质产品。
此外，加热可以进行90分钟或更短。当加热进行超过90分钟时，线材表面上的脱碳层的深度增加，并因此在轧制过程完成之后残留脱碳层。
使经加热的钢坯经受顺序地由粗轧、中间粗轧/精轧、和精轧组成的热轧以制备线材。热轧可以是孔型轧制(groove rolling)以将钢坯加工成线材的形状，具体地，在Ael℃至Acm℃的温度范围内在不小于由以下表达式(1)表示的临界变形的变形的情况下使钢坯经受精热轧以制备线材。
由于高轧制速度，线材的制备对应于动态再结晶区。在动态再结晶区，奥氏体晶粒尺寸(AGS)仅取决于变形速率和变形温度。在本公开内容中，尝试了通过在轧制期间发生的动态再结晶使晶粒细化并通过以高速度进行冷却将在轧制期间获得的晶粒保持到室温。
为了在最终精轧期间使晶粒细化，将两个辊之间的道次间隔控制在1分钟之内以紧接着在精轧之前获得5μm至20μm的奥氏体晶粒尺寸(austenite grain size，AGS)，然后可以在精轧期间将精轧温度控制在Ael℃至Acm℃的温度范围内。
当精热轧的温度低于Ael℃时，存在轧制负荷增加并且设备寿命缩短的问题。相反地，当精热轧温度超过Acm℃时，即使迅速冷却，但由于高温而导致直到相变完成的时间增加，从而显著使本公开内容中旨在获得的晶粒细化效果劣化。
此外，可以将上述温度范围内的热轧的变形控制成不小于由以下表达式(1)表示的临界变形。
表达式(1)：-1.6Ceq2+3.11Ceq-0.48
在此，Ceq＝C+Mn/6+Cr/5，以及C、Mn和Cr表示各元素的重量％。
考虑到Ceq与变形之间的关系，本发明人得出了由表达式(1)表示的临界变形。
变形被定义为-ln(1-RA)。在这方面，RA为轧制道次的压下率(RA＜1)。当变形小于临界变形时，由于不足的压下率而难以充分地使线材的中心区域的晶粒细化，并因此从而在软化热处理期间不利地影响线材的球化行为。
同时，线材在热轧期间满足以下表达式(2)。
表达式(2)：Tpf-Tf≤50℃
在此，Tpf为线材在精热轧之前的平均表面温度，以及Tf为线材在精热轧之后的平均表面温度。
当Tpf-Tf值超过50℃时，线材显微组织的偏差增大，从而不能获得均匀的显微组织，并且线材表面过冷从而形成硬相或粗大晶粒。
在上述温度范围内进行热轧之后，将线材以3℃/秒或更大的速率冷却至500℃至600℃的温度范围，然后以1℃/秒或更小的速率冷却，从而获得根据本公开内容的轴承线材。
上述冷却步骤是获得细晶粒分布所必需的过程。根据本公开内容，尝试了通过调节冷却终止温度和冷却速率来获得通过经由扩散加速而缩短热处理所制造的显微组织。
在达到500℃至600℃的温度范围的冷却速率小于3℃/秒的情况下，难以将通过热轧获得的细晶粒保持到低于转变点的温度，并且存在具有15°或更小的取向差角度的小角度晶界的分数显著降低的问题。同时，当在温度达到500℃至600℃的范围之后的冷却速率超过1℃/秒时，形成低温组织例如贝氏体，并因此尽管进行了球化热处理，但软化进行不充分。
随后，该方法还可以包括将冷却的线材卷取并进行软化热处理。
根据在约Ael℃的温度下所需的使线材软化的程度，可以将各种热处理模式应用于软化热处理过程。在本公开内容中，软化热处理通过在冷却之后将线材加热至Ael℃至Ael+40℃的温度范围并保持该温度5小时至8小时来进行。
当加热温度低于Ael℃时，出现增加软化热处理时间的问题。相反地，当加热温度超过Ael+40℃时，球化碳化物晶种减少，使得难以充分获得软化热处理的效果。此外，加热可以进行5小时至8小时。当加热时间超过8小时时，可能出现增加制造成本的问题。相反地，当加热时间小于5小时时，热处理无法充分地进行，从而增加了渗碳体的纵横比。
在软化热处理之后，进行以20℃/小时或更小的速率达到660℃的冷却过程。在这方面，当冷却速率超过20℃/小时时，由于过高的冷却速率而导致再形成珠光体的问题。
在进行软化热处理之后，线材的抗拉强度可以为750MPa或更小，并且线材中渗碳体的平均纵横比可以为2.5或更小。具体地，在整个区域-不仅在线材的表面区域而且在中心区域-中，可以获得80％或更多的渗碳体的平均纵横比为2.5或更小的碳化物。
根据本公开内容，可以通过进行仅一次软化热处理将线材的抗拉强度控制在为740MPa的低水平，并因此可以容易地进行冷镦或冷锻以制造最终产品。因此，可以缩短或省略作为在制造线材之后的另外过程的球化热处理，并因此可以降低制造成本。
在下文中，将参照以下实施例更详细地描述本公开内容。然而，提供以下实施例仅用于举例说明本公开内容，并且本公开内容的范围不限于此。
实施例
通过对具有下表1所示组成的钢材料进行铸造来制备钢坯，然后在下表2中所示条件下进行热轧和冷却以制备直径为10mm的线材。在表2中，精轧之前的平均奥氏体晶粒尺寸(在下文中，称为“AGS”)是经由在精热轧之前进行的切头而测量的。此外，Tpf为线材在精热轧之前的平均表面温度，以及Tf为线材在精热轧之后的平均表面温度。
表1
表2
然后，测量根据实施例和比较例制造的显微组织及其晶界特性和机械特性(抗拉强度和断面收缩率)，并示于下表3中。
通过在根据上述制造方法制备钢丝之后，将热轧线材加工成根据ASTM E8标准用于抗拉测试的样品，并对其进行抗拉试验来测量抗拉强度。
断面收缩率(RA)是指缩减率，是抗拉测试样品在断裂处的截面面积变化，数值上表示材料的延性。
使用ASTM E112方法测量平均奥氏体晶粒尺寸(AGS)。在通过热轧制备线材之后，除去非水冷却部分，并在3个点(即，表面点、直径的1/4点和直径的1/2点)处随机测量收集的样品的晶粒尺寸，并获得其平均值。
晶界特性通过以下来测量：以与用于测量晶粒尺寸(AGS)的方法相同的方式收集样品，通过SEM-EBSD在x700放大倍率下以0.1μm步长在各试样的表面点、直径的1/4点和直径的1/2点处测量130×130μm2的面积，并获得其平均值。置信度指数(Confidence Index)的平均值不小于0.57。
表3
同时，在下表4的条件下对实施例和比较例的线材进行一次球化热处理之后，测量渗碳体的平均纵横比和抗拉强度，并且结果示于下表4中。在这种情况下，球化热处理是通过对制备的线材进行一次软化处理而不是一次拉拔过程来进行，并评估球化。
在这方面上，在球化热处理之后，通过以下来测量线材的渗碳体的平均纵横比：使用x 3000SEM获得线材的在直径方向上从1/4区域到1/2区域的3个视野的图像，使用图像测量程序自动测量该视野中渗碳体的长轴/短轴，并进行统计处理。
通过随机获得10个或更多个SEM图像来评估球化。当在×5,000视野中观察到的所有碳化物中，纵横比为2.5或更小的球化碳化物的份额为80％或更大时，确定已经产生球化。
表4
虽然比较例1至4满足由本公开内容提出的合金元素组成，但以下制造条件在由本公开内容提出的制造条件之外，并因此将其钢种标记为比较钢。
图1和图2是根据本公开内容的实施例1和比较例1制备的线材在精热轧之前使用光学显微镜(OM)获得的显微组织图像。图3和图4是根据本公开内容的实施例1和比较例1制备的线材在精热轧和冷却之后使用扫描电子显微镜(SEM)获得的显微组织图像。
参照图1至图4，与比较例1相比，在精热轧之前实施例1的原始奥氏体晶粒尺寸(AGS)相对小，并因此可以确定即使在精热轧和冷却之后也获得细晶粒。
参照表3，在满足由本公开内容提出的合金元素组成和制造条件的根据实施例1至3的线材中，原始奥氏体晶粒尺寸(AGS)为3μm至10μm，并且观察到具有15°或更大的取向差角度的大角度晶界的长度分布在1,000mm/mm2至4,000mm/mm2的范围内，表明获得了细晶粒。此外，与比较例1至4的抗拉强度和断面收缩率相比，根据实施例1至3的线材具有不小于1200MPa的更高抗拉强度和不小于20％的更高断面收缩率。
图5和图6是根据本公开内容的实施例1和比较例1制备的线材的图像，其示出了通过SEM-EBSD观察的在精热轧和冷却之后的晶界特性。
参照图5和图6，可以确定以绿色和红色标记的具有15°或更小的取向差角度的小角度晶界在实施例1中比比较例1分布得更多。
参照表4，满足由本公开内容提出的合金元素组成和制造条件的根据实施例1至3的线材不仅可以在进行一次软化热处理之后具有740MPa或更小的低抗拉强度，而且通过获得细晶粒经由进行比30小时或更长的常规热处理时间更短的时间段的球化热处理从而还包含平均纵横比为2.5或更小的球化渗碳体。
图7和图8是根据本公开内容的实施例1和比较例1制备的线材在球化热处理之后使用扫描电子显微镜(SEM)获得的显微组织图像。
参照图7和图8，与比较例1相比，实施例1的球状渗碳体分布更均匀，并因此可以确定迅速发生了球化。
在比较例1的情况下，Mn含量过多从而提高了Acm转变点，并因此在轧制期间晶粒细化没有充分地进行。因此，由于即使在软化热处理之后渗碳体的平均纵横比仍为8.5，因此可能无法获得球状组织，而获得820MPa的高抗拉强度。
在比较例2的情况下，精热轧温度为850℃，其超过了Acm℃转变点，并且直到相变终止的冷却时间增加，并因此晶粒细化效果显著降低。因此，即使在软化热处理之后渗碳体的平均纵横比仍为6.2，从而不能获得球状组织，而获得了790MPa的高抗拉强度。
在比较例3的情况下，虽然满足由本公开内容提出的组成范围，但Tpf-Tf值为85℃，远大于50℃，并因此由于在轧制期间内部/外部温度差异增大而在中心区域中获得了平均晶粒尺寸为15μm的粗大显微组织。因此，即使在软化热处理之后渗碳体的平均纵横比仍为7.5，从而不能获得球状组织，而获得了810MPa的高抗拉强度。
在比较例4的情况下，虽然满足由本公开内容提出的组成范围，但变形为0.32，远小于0.69的临界变形，不能获得充分的压下率，并因此晶粒细化没有充分地进行。因此，即使在软化热处理之后渗碳体的平均纵横比仍为5.5，从而不能获得球状组织，而获得了770MPa的高抗拉强度。
如上所述，根据本公开内容的实施方案，通过控制合金元素及其制造方法来分布细晶粒。因此，可以缩短或省略在制备线材之后为了线材软化而进行的球化热处理，并因此可以获得产品的价格竞争力。
虽然已经参照示例性实施方案具体描述了本公开内容，但本领域技术人员应理解，在不脱离本公开内容的精神和范围的情况下，可以做出形式和细节上的各种改变。
工业适用性
依照根据本公开内容的轴承线材及其制造方法，可以缩短软化热处理时间或者可以省略软化热处理，并因此可以降低制造成本。

Claims (10)

1.一种轴承线材，按重量百分比(重量％)计包含0.8％至1.2％的C、0.01％至0.6％的Si、0.1％至0.6％的Mn、1.0％至2.0％的Cr、0.01％至0.06％的Al、0.02％或更少但不包括0的N、以及余量中的Fe和不可避免的杂质，
其中显微组织的原始奥氏体晶粒尺寸为3μm至10μm，
每单位面积具有15°或更大的取向差角度的大角度晶界的长度之和为1000mm/mm2至4000mm/mm2，以及
每单位面积具有15°或更小的取向差角度的小角度晶界的长度之和为250mm/mm2至800mm/mm2，
其中具有5°或更小的取向差角度的晶界与所述小角度晶界的比率为40％至80％，
其中所述显微组织包含在晶界中的网状先共析渗碳体和在晶粒中的珠光体。
2.根据权利要求1所述的轴承线材，其中所述珠光体中的层间间距为0.05μm至0.2μm。
3.根据权利要求1所述的轴承线材，其中抗拉强度为1,200MPa或更大以及断面收缩率RA为20％或更大。
4.根据权利要求1所述的轴承线材，其中在进行一次软化热处理之后，渗碳体的平均纵横比为2.5或更小。
5.根据权利要求1所述的轴承线材，其中在进行一次软化热处理之后，抗拉强度为750MPa或更小。
6.一种用于制造轴承线材的方法，所述方法包括：
在950℃至1,050℃的温度范围内加热钢坯，所述钢坯按重量百分比(重量％)计包含0.8％至1.2％的C、0.01％至0.6％的Si、0.1％至0.6％的Mn、1.0％至2.0％的Cr、0.01％至0.06％的Al、0.02％或更少但不包括0的N、以及余量中的Fe和不可避免的杂质，
通过在由以下表达式(1)表示的临界变形量或更大的情况下在Ae1℃至Acm℃的温度范围内对所述钢坯进行精热轧来制备线材；以及
以3℃/秒或更大的速率将所述线材冷却至500℃至600℃的温度范围，然后以1℃/秒或更小的速率将所述线材冷却，以及
其中所述线材满足以下表达式(2)：
表达式(1)：-1.6Ceq2+3.11Ceq-0.48
其中Ceq＝C+Mn/6+Cr/5，以及C、Mn和Cr表示各元素的重量％，
表达式(2)：Tpf-Tf≤50℃
其中Tpf为所述线材在所述精热轧之前的平均表面温度，以及Tf为所述线材在所述精热轧之后的平均表面温度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中加热时间为90分钟或更短。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述精热轧之前的平均奥氏体晶粒尺寸AGS为5μm至20μm。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括通过在所述冷却之后将所述线材加热至Ae1℃至Ae1+40℃的温度范围并保持温度5小时至8小时来进行软化热处理。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括在所述软化热处理之后以20℃/小时或更小的速率将所述线材冷却至660℃。
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