[發明專利]一種高碳鉻軸承鋼及其制造方法

無效

• 申請號: 200810036455.3
• 申請日: 2008-04-22
• 公開（公告）號: CN101565801A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 虞明全;胡俊輝;劉軍占;鄭雨旸
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60;C22C38/50;C21C5/52;C21C7/04;C21C7/10;C21D1/00
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所
• 代理人: 楊丹莉

技術領域

本發明涉及軸承鋼，特別屬于高碳鉻軸承鋼成分及其制造工藝。

背景技術

軸承鋼依據鋼中碳含量和用途的不同，可分為：高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、中碳軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼。

隨著高碳鉻軸承鋼的用途的不斷擴大和軸承廠家對軸承，特別是大型、特殊用途的軸承的不斷研究，人們在追求更高的鋼的純潔度和碳化物均勻性的同時，對高碳鉻軸承鋼的組織和性能的要求也在不斷提高，希望高碳鉻軸承鋼的淬透性越高越好，同時，鋼中的晶粒度越細越好。例如，人們希望高碳鉻軸承鋼在氧含量低于0.0007％以下和鋼中晶粒度達到8級以上(ASTMA112檢驗標準)的前提下，J6/16(英寸)≥60HRC和10/16(英寸)≥46HRC。

鋼的淬透性是指：鋼被淬透的能力，或者淬火時所能得到的淬硬層深度。鋼的淬透性可用淬透性指數Jd/unit，其中：J-Jominy；d-距淬火端面的距離(英寸或mm)；unit-測定淬透性指數的單位距離(英寸或mm)。影響鋼的淬透性的因素主要有：鋼的化學成分、奧氏體的晶粒大小、奧氏體化狀態(加熱溫度和加熱時間)、鋼中碳化物原始組織。

鋼的晶粒度是指單位面積上的晶粒數目。晶粒越多，晶粒度級數越高。影響鋼的晶粒度的因素主要有：鋼的化學成分、鋼中碳化物均勻性、鋼材或鋼坯的加熱工藝、淬火工藝。

人們為提高高碳鉻軸承鋼的淬透性而開發的常見鋼號有：中國的GCr4、GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo；日本的SUJ1、SUJ2、SUJ3、SUJ4、SUJ5；美國的A485Grade1、A485Grade2、A485Grade3、A485Grade4(見表1)。

中國的高碳鉻軸承鋼(GB/T18254-2002-附件1)鋼號中，GCr4由于鉻含量和錳含量較低，其淬透性低于GCr15；GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo的端淬硬度為61HRC的點，由于沒有限定鋼中的鋁含量和氮含量以及其他有害元素的含量，其淬透深度在4～11mm范圍內波動；晶粒度在6～8級(ASTM?A112檢驗標準)，其中達到8級的比例為50％；6-7級的比例為50％。

日本的高碳鉻軸承鋼鋼號中，SUJ1由于鉻含量和錳含量較低，其淬透性低于SUJ2；SUJ2、SUJ3、SUJ4、SUJ5由于沒有限定鋼中的鋁含量和氮含量以及其他有害元素的含量，氧含量難以達到0.0007％以下，其淬透性的指標J6/16(英寸)≥60HRC和10/16(英寸)≥46HRC的合格率在60％(瀨戶浩藏著陳洪真譯：《軸承鋼》，冶金工業出版社，2003年1月第一版，8)。

美國的A485～1、A485～2、A485～3、A485～4，盡管有淬透性的要求和晶粒度的要求(ASTM?A485～03?Standard?Specification?for?HighHardedability?Antifriction?Bearing?Steel-附件2)，但對影響鋼的淬透性和晶粒度的鋼中氮含量和鋁含量沒有明確限定，導致鋼的淬透性指標J10/16(英寸)≥46HRC或J20/16(英寸)≥52HRC；28/16(英寸)≥32HRC的合格率分別在60％和50％，晶粒度達到8級的比例為80％。

中國專利有2個有關《高碳鉻軸承鋼及其制造方法》，它們是《一種極純高碳鉻軸承鋼的冶煉生產方法》(CN1718817)和《減少和細化高碳鉻軸承鋼D類夾雜物的生產方法》(CN1621538)。《一種極純高碳鉻軸承鋼的冶煉生產方法》(CN1718817)專利沒有規定鋼的化學成分，不能保證鋼的淬透性和晶粒度。《減少和細化高碳鉻軸承鋼D類夾雜物的生產方法》(CN1621538)專利僅僅涉及高碳鉻軸承鋼的純潔度內容，沒有規定鋼的化學成分，也不能保證鋼的淬透性和晶粒度。

國外專利有20個有關《高碳鉻軸承鋼及其制造方法》，專利存在的不足之處見表2所示。這些專利或者是純潔度方面的高碳鉻軸承鋼的專利；或者是生產方法方面的高碳鉻軸承鋼的專利；或者是成分控制方面的高碳鉻軸承鋼的專利。它們都沒有同時涉及成分控制、純潔度、淬透性、晶粒度這4個方面的內容。

經專利檢索，有關高碳鉻軸承鋼及其制造方法的內容，專利檢索文獻的匯總見表3和表4。