CN1211634A - 钒合金轴承钢 - Google Patents

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S·拉尔森
P·奥伦德
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Abstract

一种改进的钒合金轴承钢具有以下组成,重量%:C,0.60—1.10;Si,0—2.10;Mn,0—2.00;Ni,0—2.00;Cr,0—2.00;Mo,0—0.75;V,0.25—1.00;其余为Fe和可能的杂质。

Description

钒合金轴承钢
本发明涉及一种改进的钒合金轴承钢。
一种软的退火轴承钢如AISE52100在马氏体淬火后的硬度，很大程度上取决于固溶体中的碳含量，对于给定的淬火制度下的奥氏体化条件也同样受碳含量的很大影响。更高的奥氏体化温度或更长的时间导致更多的碳化物溶解。对于油淬构件，一般认为，获得最高硬度优选使固溶体中碳含量在0.6-0.8重量％之间的某个值。降低碳含量会形成较软的马氏体。提高碳含量则会增加残余奥氏体的含量，这会造成硬度下降和形成不利的马氏体组织形貌。而且，残余奥氏体含量过多会造成组织稳定性很差。
淬火的轴承钢经常经受磨损载荷。为了改善磨损性能，有必要尽可能提高硬度。而这也可以通过引入一定量的硬质碳化物如VC来办到。
轴承钢构件的韧性相对较低。这会导致突然性的破坏，因此希望提高所说的钢的韧性。可以通过Ni合金化的方法提高韧性，Ni是一种能改善韧性的元素。
对于在恶劣条件下服役的钢，组织的稳定性很重要，这可以通过Si的合金化来改善。Si能够在退火时推迟碳化物的析出从而提高组织稳定性。而这可以减少晶界的碳化物析出，因此对降低退火脆性也有好处。
大的构件要求高的淬透性以保证能够完全淬透。添加合金元素可以提高淬透性。
本发明的目的在于提供一种钢，该钢对奥氏体化温度和时间表现出更大的容限，以便优化碳含量。
采用本发明钢获得上述效果，该钢的成分分析结果如下，重量％：C    0.60-1.10Si   0-2.10Mn   0-2.00Ni   0-2.00Cr   0-2.00Mo   0-0.75V    0.25-1.00其余为Fe和可能的杂质。
通过添加碳化物形成元素，优选V以及Cr，可以获得与标准轴承钢相比优选的碳含量。由于形成了硬碳化物VC，耐磨性提高了。添加Ni提高了韧性而添加Si提高了组织稳定性。所要求的淬透性则通过平衡添加Cr,Mo和Mn来达到。
根据本发明的一个实施方案，所说的的钢具有以下组成：重量％：C     0.60-1.00Si    0.4-2.10Mn    0.1-1.00Ni    0.5-2.00Cr    0-2.00Mo    0-0.50V     0.25-1.00其余为Fe和可能的杂质。
根据本发明的另一个实施方案，所说的的钢具有以下组成：重量％：C     0.75-0.95Si    0.8-1.80Mn    0.1-1.00Ni    0.5-1.50Cr    0-2.00Mo    0-0.50V     0.4-0.80其余为Fe和可能的杂质。
下面参照附图更详细地描述本发明，其中，
图1给出了钢A的平衡状态下各相的比例(摩尔％)与温度的关系；
图2给出了钢B相应图1的关系。
图3给出了钢A奥氏体中碳含量与温度的关系，并且，
图4给出了钢B相应图3的关系。
所说的钢应该具有足够的钒含量以阻止过剩的碳在奥氏体化温度范围进入固溶体中。碳含量与钒含量应该处于平衡，以便在选定的奥氏体化温度下平衡碳含量是优选的。这样的成分显示在表1中。
表1
本发明钒轴承合金钢
C Si Mn Cr Ni Mo V
最小 0.60 0 0 0 0 0 0.25
最大 1.10 2.10 2.00 2.00 2.00 0.75 1.00
实施例 0.85 1.30 0.30 1.40 1.00  - 0.60
采用热力学模拟程序Thermocalc进行的理论计算显示了添加钒的作用。添加钒导致形成一种在较高温度下稳定的碳化物。比较了添加了钒的钢A和未添加钒的钢B。其成分如表2所示。
表2化学成分(重量％)
钢 C Si Mn Cr Ni Mo V
A 0.85 1.30 0.30 1.40 1.00  - 0.60
B 1.85 1.30 0.30 1.40 1.00  - -
在图1中描述了表2中一种钢平衡状态下各相的摩尔百分比与温度的关系；对于这种钒合金钢，碳化物(VC)直到大约1200℃都是稳定的。在图2中，相应的曲线图描述了钢B并不含有这部分碳化物。
钒能够形成在更高温度下稳定的碳化物，这会导致在更宽的温度范围溶解碳化物，并且使奥氏体基体对碳饱和。这示意在图3和4中，其中奥氏体中的平衡碳含量(其余的碳束缚于碳化物中)表示为温度的函数。如图3，钢A在830-900℃的奥氏体化温度时，奥氏体中最大的碳含量(平衡态)是0.72-0.74％(重量)。如图4，钢B在相同的温度范围的碳含量在0.75～0.85重量％之间。这表明钢B处于奥氏体化温度的时间对得到的碳含量非常重要。而且，钢B并不含有对耐磨性有益的硬质的碳化钒。

Claims (3)

1．一种改进的钒合金轴承钢，具有以下组成，重量％：C     0.60-1.10Si    0-2.10Mn    0-2.00Ni    0-2.00Cr    0-2.00Mo    0-0.75V     0.25-1.00其余为Fe和可能的杂质。
2．根据权利要求1的一种钢，具有以下组成：重量％：C     0.60-1.00Si    0.4-2.10Mn    0.1-1.00Ni    0.5-2.00Cr    0-2.00Mo    0-0.50V     0.25-1.00其余为Fe和可能的杂质。
3．根据权利要求1的一种钢，具有以下组成：重量％：C     0.75-0.95Si    0.8-1.80Mn    0.1-1.00Ni    0.5-1.50Cr    0-2.00Mo    0-0.50V     0.4-0.80其余为Fe和可能的杂质。
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