[發(fā)明專利]高碳鉻軸承鋼及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201180037580.6
• 申請日: 2011-08-05
• 公開（公告）號: CN103201399A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金寬鎬
• 申請（專利權(quán)）人: POSCO公司
• 主分類號: C22C38/00
• 分類號: C22C38/00;C22C38/18;B22D19/16
• 代理公司: 北京北翔知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11285
• 代理人: 吳曉萍;鐘守期

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軸承鋼，并且更具體地，涉及高碳鉻軸承鋼，其能通過在鑄造材料中偏析帶(segregation?band)的精煉而降低偏析的發(fā)生從而改善軸承材料的耐疲勞性，并涉及所述高碳鉻軸承鋼的制備方法。

背景技術(shù)

通常，軸承鋼在轉(zhuǎn)爐或電爐中制造，并隨后在盛鋼桶（ladle）中通過保持強還原氣氛以降低其中非金屬內(nèi)容物的含量而進行精煉，并在氧含量(T[O])通過真空脫氣方法降低至12ppm或更低的狀態(tài)下連續(xù)精煉。隨后，軸承鋼通過鑄造過程固化為板坯(slab)或鋼錠(steel?ingot)并隨后在進行均熱（soaking）從而移除偏析和材料中包含的大的碳化物后軋輥為鋼坯(billets)。然后，通過在軋鋼機中進行極緩慢的冷卻操作以軟化材料而使軸承鋼坯形成鋼絲或鋼條。通過球化退火將鋼絲或鋼條加工為鋼球或滾珠(roller)、軸承鋼的滾動元件、或內(nèi)滾道圈或外滾道圈，并隨后進行淬火和回火處理作為硬化熱處理以制造軸承、通過拋光處理制造最終產(chǎn)品。

關(guān)于由上文所述鑄造方法制造的軸承鋼，通常認為由于具有高碳和高鉻含量，在材料中產(chǎn)生偏析和大的碳化物是不可避免的。也就是說，由于在凝固過程中溶質(zhì)元素在固相和液相中的溶解度之間存在差異，溶質(zhì)原子可能被排出并在固-液界面的前方邊緣堆積，且這可隨后在枝晶（dendrites）之間產(chǎn)生微偏析。在凝固完成時，枝晶之間的微偏析被吸收進在材料中心部分產(chǎn)生的凝固縮孔(solidification?shrinkage?cavity)的內(nèi)部，從而產(chǎn)生大量的中心偏析，并且導(dǎo)致在材料的中心偏析帶可能產(chǎn)生大的碳化物。在疲勞試驗過程中或在實際使用中這些大的碳化物可成為在大的碳化物區(qū)域中引發(fā)早期疲勞斷裂從而導(dǎo)致軸承面剝落現(xiàn)象的一個原因。圖1說明了在縮孔中產(chǎn)生的大的碳化物且可以證實縮孔的一部分可能未被填充。

用于移除鑄造材料的偏析帶中最不利影響軸承鋼機械性能的大的碳化物的現(xiàn)有技術(shù)方法可包括一種通過在低壓下鑄造而防止微偏析被吸收進縮孔的方法，和一種在鑄造后通過在1000℃或更高的高溫下進行均熱（soaking）而擴散從而移除中心偏析和大的碳化物的方法。

同樣，已經(jīng)進行許多嘗試以通過設(shè)備控制偏析的出現(xiàn)，例如，日本專利申請?zhí)卦S公開號1996-132205已經(jīng)提出通過在10mm至100mm低壓范圍內(nèi)進行連續(xù)垂直鑄造操作減少軸承鋼中偏析的方法，和日本專利申請?zhí)卦S公開號1994-248302已經(jīng)提出在凝固部分安裝軋輥并在低壓下運行以控制偏析的技術(shù)。

日本專利申請?zhí)卦S公開號1995-299550已經(jīng)提出通過在低壓下軋制板坯并且在初軋（blooming）之前在1150℃至1250℃的溫度范圍內(nèi)均熱2至5小時以移除大的碳化物的技術(shù)，日本專利申請?zhí)卦S公開號2006-016683已經(jīng)提出通過使用具有磷(P)濃度為0.002重量%至0.009重量%的鋼，并將所述鋼在1150℃至1260℃的溫度范圍內(nèi)保持少于2小時而抑制大的碳化物的技術(shù)，以及日本專利申請?zhí)卦S公開號2009-127113已經(jīng)提出涉及高碳鉻軸承鋼的技術(shù)，其中通過將鋼在1050℃或更高的高溫下保持1至4小時而減少并擴散消除大的碳化物。

然而，由于通過使用目前的低壓鑄造技術(shù)不可能完全防止偏析和大的碳化物的產(chǎn)生，鑄造后必須進行均熱。此外，為了抑制大的碳化物的產(chǎn)生而通過將鑄造材料保持在約1150℃或更高溫度下—碳化物的產(chǎn)生溫度—的均熱不僅會極大地增加能量消耗，而且也可能會在材料表面層發(fā)生過度脫碳。因此，在鋼坯軋制前可能需要熱火焰清理（hot?scarfing）并可導(dǎo)致產(chǎn)率降低。

因此，由于在軸承鋼鑄造材料的偏析帶中，通過枝晶之間的微偏析長成偏析可能產(chǎn)生大的碳化物，需要從根本上解決前述局限的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

本發(fā)明的一個方面通過降低偏析的出現(xiàn)并抑制大的碳化物在偏析帶中的產(chǎn)生而提供具有優(yōu)異的耐疲勞性的軸承鋼，及其制造方法。

技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供高碳鉻軸承鋼，其包含：0.5重量%至1.2重量%的碳(C)；0.15重量%至2.0重量%的硅(Si)；0.05重量%至0.45重量%的錳(Mn)；0.025重量%或更少（排除0重量%）的磷(P)；0.025重量%或更少（排除0重量%）的硫(S)；0.1重量%至1.6重量%的鉻(Cr)；0.01重量%至0.3重量%的鈰(Ce)；以及作為余量的鐵(Fe)和其他不可避免的雜質(zhì)。