[發明專利]一種用于風電設備的軸承鋼及其制備方法

有效

• 申請號: 201310419426.6
• 申請日: 2013-09-13
• 公開（公告）號: CN104451452A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 劉湘江;裘旭迪;傅懿德
• 申請（專利權）人: 寶鋼特鋼有限公司
• 主分類號: C22C38/60
• 分類號: C22C38/60;C21D8/00
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 劉立平

技術領域

本發明屬于黑色金屬材料制備加工技術領域，涉及冶金行業軸承鋼及其制備方法，具體涉及一種用于風電設備的軸承鋼及其制備方法。?

背景技術

風電產業前景十分廣闊，風電設備是影響我國風電產業發展的主要制約因素，而風電軸承等核心零部件則是風電設備制備的瓶頸。風電軸承屬于風電設備的核心零部件。由于風電設備的惡劣工況和長壽命高可靠性的使用要求，使得風電軸承具有較高的技術復雜度，是公認的國產化難度最大的兩部分---軸承和控制系統之一。?

風電軸承鋼般尺寸規格較大(直徑≥120mm)，要求鋼材具有均勻的組織。高碳鉻軸承鋼中碳化物不均勻性主要表現為：碳化物液析、碳化物帶狀、碳化物網狀。?

網狀碳化物是過共析鋼中沿奧氏體晶粒邊界析出呈網絡狀分布的過剩二次碳化物。網狀碳化物的存在，削弱了金屬基體的結合力，使材料的機械性能顯著降低(特別是疲勞壽命下降)，使沖擊韌性下降，脆性增加。網狀碳化物還增大鋼的充分不均勻性，在網狀碳化物及其附近，碳和合金元素富集，而離網較遠處則貧乏。網狀碳化物級別的高低將直接影響風電軸承鋼的質量。?

GB/T18254規定供切削加工和冷加工用球化退火鋼材需要考核網狀碳化物；直徑不大于60mm的球化退火材，網狀碳化物級別級；直徑60～120mm的球化退火材網狀碳化物?3級；而直徑大于120mm的球化退火材和熱軋材，網狀碳化物沒有明確規定。隨著新技術的?發展，熱加工用的軸承鋼材料越來越多的使用感應加熱技術。即軸承鋼材料通入中頻或高頻交流電后，在其表面形成同頻率的感應電流，將零件表面迅速加熱(幾秒鐘內即可升溫800～1000℃)。然而迅速的溫升造成材料的心部與表面的溫差很大，而加工成的軸承零件對原始的軸承鋼網狀碳化物組織有很大的遺傳性。因此，控制大尺寸軸承鋼網狀碳化物的重要性越來越突出。?

近年來，為改善或消除網狀碳化物，開發出多種工藝方法，國內外，風電軸承鋼較少，主要有以下鋼種：表1?

表1風電軸承鋼主要鋼種?

中國專利號為CN201010549735.1，開發了一種風電軸承鋼，其采用降低碳含量的方法解決碳化物網狀的問題，即控制C：0.40～0.48％，添加0.20～0.30％的Mo和0.50～1.20％的Ni。網狀問題得到了很好的解決，但是由于碳含量降低通過合金化來彌補強度和耐磨性的作用有限，往往不能從根本解決碳化物網狀的問題。?

有研究表明通過控制軋制工藝能改善碳化物網狀，即：對加工過程進行溫度控制和冷卻控制、高溫終軋和快速冷卻工藝。研究表明：這種技術在應用于線材和小斷面棒材生產，在抑制網狀碳化物的析出方面取得了令人滿意的效果。然而，對于大截面的軸承鋼棒材，由于冷速過小，則心部將得不到破網和細化晶粒的作用；冷速過大，表面又容易形成馬氏體，導致表面裂紋，大截面軸承鋼的控軋控冷有其局限性。?

正火處理是另一種改善或消除網狀碳化物的方法，即將鋼材加熱到Acm以上適當保溫，使碳化物全部溶于奧氏體中，而以較快的速度冷卻下來(如霧冷或水冷)。然而這種工藝方法相當于增加一道熱處理工序不利于節能環保，采用霧冷和水冷還會受到設備能力的限制，實際的冷卻速度也較難控制，特別是對于直徑大于120mm的大斷面軸承鋼材料來說，幾乎沒有效果。?

專利號CN200810227811.X涉及一種雙緩冷工藝生產高碳鉻軸承鋼的方法，即通過軋后快移冷床，使冷剪剪切溫度在400～500℃之間，然后將軋材再次放入緩冷罩中，緩冷24～48小時。該專利適用于軋制規格較小，方便剪切，如果規格大、冷速慢則難以控制碳化物網狀。?

專利號CN200910062664.X涉及一種降低軸承鋼盤條碳化物網狀級別的方法。該專利主要應用于線徑小于25mm的線材，對大斷面軸承鋼棒材不適用。?

專利號CN200910062664.X涉及一種軸承零件鍛后智能控冷技術工藝及裝備，即90℃以上的沸水為冷卻介質，通過噴淋和浸泡的快速冷卻抑制網狀碳化物生成和細化組織并不會產生裂紋，每個工件進行溫度測量，保證鍛件結束快冷時溫度在680℃以下。該專利是一種軸承零件的控制碳化物網狀的方法，而對于大斷面軸承鋼棒材，難以滿足噴淋、浸泡的設備條件。?