[發(fā)明專利]一種高氮不銹軸承鋼及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010694806.0
• 申請日: 2020-07-18
• 公開（公告）號: CN111893381A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊卯生;李建新;羅志強(qiáng);孫勇;楊樹新;鄭善舉;趙開禮;張志慧;吝歡
• 申請（專利權(quán)）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/44;C22C38/46;C22C38/48;C22C38/50;C21D8/00;C21D1/18
• 代理公司: 北京華誼知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

一種高氮不銹軸承鋼及其制備方法，其特征在于包括如下重量百分配比的化學(xué)元素及其合金元素之間配比：C：0.25～0.45％，Mn：≤0.5％，Si：≤0.5％，Cr：14.0～17.0％，Ni：0.20～0.80％，Mo：1.00～3.00％、V：0.40～0.90％，Nb：0.00～0.03％，N：0.15～0.35％，Al≤0.03％，Ti≤0.0030％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。其中0.75％≧C+N≧0.55％；Cr/50N：1～2。其制造方法包括以下步驟：原材料準(zhǔn)備→非真空感應(yīng)爐澆注電極棒→空冷→車光→電渣重熔→鋼錠退火車光→鍛造→軋制成材→退火。優(yōu)點(diǎn)在于，可以滿足耐蝕軸承鋼的要求，達(dá)到高硬度、耐磨、耐腐蝕、長接觸疲勞壽命、切削性能好以及低成本的良好配合。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于不銹軸承鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種高氮不銹軸承鋼及其制備方法。

背景技術(shù)

不銹軸承鋼廣泛應(yīng)用于鹽霧腐蝕性環(huán)境，其發(fā)展趨勢為高硬度、耐磨、耐蝕和長服役壽命。目前廣泛使用的不銹軸承鋼是以9Cr18、9Cr18Mo(美國440C)為代表的高碳鉻不銹軸承鋼。高碳、高鉻可以保證鋼的硬度和一定耐蝕性，由于鋼中含碳量較高，容易產(chǎn)生一定量大塊共晶碳化物，大部分分布在晶界上，在加工過程中，共晶碳化物表面剝落而形成凹坑，影響所制軸承的表面質(zhì)量和加工精度，在服役過程中，共晶碳化物處造成應(yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞裂紋源，降低軸承的接觸疲勞壽命和耐蝕性能。鑒于此，國內(nèi)外主要解決方法主要通過冶煉工藝優(yōu)化和開發(fā)新的不銹軸承鋼兩種途徑，9Cr18不銹軸承鋼通過提高鋼的純凈度，改善大塊共晶碳化物分布，但耐蝕和接觸疲勞壽性能不盡如意。目前國內(nèi)外正在開展降碳或降碳加氮不銹軸承鋼的研究和應(yīng)用工作。降碳加氮不僅可以保證不銹軸承鋼的硬度，同時使其碳化物獲得明顯改善，耐蝕性也將顯著提高。國外首先采取降碳鉻方式開發(fā)的0.7C-13Cr馬氏體不銹鋼，一定程度上降低了大尺寸共晶碳化物的形成，但其耐蝕性欠佳；在降碳基礎(chǔ)上加氮可以有效提高鋼的耐蝕性，國外開發(fā)一些含氮不銹軸承鋼，如日本ESI和德國Cronidur30，但其中涉及特殊加壓熔煉設(shè)備，增加生產(chǎn)成本，鋼的耐磨性下降，鋼中殘奧增加；國內(nèi)公開號為CN101117688A的專利報道了一個“一種新型不銹軸承鋼及其制造方法”，其成分含有C：0.3～0.6％，Si≤1.00％，Mn≤1.00％，Cr：14.00～17.00％，Mo：1.00～3.00％，N：0.10～0.30％。但其處理后鋼的硬度只在55～57HRC之間，限制其在工程上實際使用。隨著工業(yè)發(fā)展，迫切需要具有高速、高承載能力、高疲勞強(qiáng)度、耐蝕的軸承。新發(fā)明高氮不銹軸承鋼，在添加適量的Cr元素和N元素，獲得要求的耐蝕性能基礎(chǔ)上，采用碳氮化物強(qiáng)化機(jī)理設(shè)計成分，添加一定量的強(qiáng)氮碳化物形成元素，在合適的熱處理工藝下獲得馬氏體基體上沉淀細(xì)小彌散的第二相，從而使鋼具有高強(qiáng)度和高硬度，其抗拉強(qiáng)度Rm≥2100MPa，屈服強(qiáng)度R_p0.2≥1800MPa，室溫硬度可達(dá)到HRC58以上，500℃硬度可達(dá)到HRC56以上，同時鋼具有良好的耐蝕性能，能夠滿足在腐蝕環(huán)境新一代軸承用鋼的服役要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高氮不銹軸承鋼及其制備方法，通過化學(xué)成分設(shè)計與配比控制以及相應(yīng)制備工藝技術(shù)的全流程控制，并經(jīng)過與之相應(yīng)的熱處理工藝，使鋼在耐蝕基礎(chǔ)上獲得高硬度、耐磨和接觸疲勞壽命的良好配合。使其同時具備高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、高溫性能、耐腐蝕性。

本發(fā)明高氮不銹軸承鋼的成分重量百分配比為：C：0.25～0.45％，Mn：≤0.5％，Si：≤0.5％，Cr：14.0～17.0％，Ni：0.20～0.80％，Mo：1.00～3.00％、V：0.40～0.90％，Nb：0.00～0.03％，N：0.15～0.35％，Al≤0.03％，Ti≤0.0030％，其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)；同時滿足合金元素配比關(guān)系：0.75％≧C+N≧0.55％；Cr/50N：1～2。