[發(fā)明專(zhuān)利]一種含Zr軸承鋼及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011038125.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112159928B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯金龍;成國(guó)光;丘文生;龍鵠;張志明;劉棟;王云鵬;余大華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東韶鋼松山股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C22C38/02
• 分類(lèi)號(hào): C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/28;C22C33/06;C21C7/076
• 代理公司: 北京超凡宏宇專(zhuān)利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王麗莎

本申請(qǐng)涉及鋼鐵冶煉領(lǐng)域，涉及一種含Zr軸承鋼及其制備方法。該鋼包括C：0.95％～1.05％，Si：0.2％～0.3％，Mn：0.3％～0.4％，Cr：1.4％～1.65％，P：0.020％，S：0.001％～0.004％，Al：0.010％～0.018％，O：0.0010％，Ca：0.0008％，Mg：0.0008％，Zr：0.0025％～0.0050％，且Zr含量滿足Zr(0.2×Al+0.0005％)。該軸承鋼中復(fù)合氧硫化物的個(gè)數(shù)占氧化物和氧硫化物總數(shù)的90％以上，當(dāng)量直徑1μm的復(fù)合氧硫化物的分布密度在1～4個(gè)/mm²，能夠降低傳統(tǒng)軸承鋼中大尺寸氧化物對(duì)疲勞性能的不利影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及鋼鐵冶煉領(lǐng)域，具體而言，涉及一種含Zr軸承鋼及其制備方法。

背景技術(shù)

軸承是工業(yè)機(jī)械中最重要的基礎(chǔ)件之一，其廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、風(fēng)電、大型機(jī)械等領(lǐng)域。軸承的疲勞壽命是評(píng)價(jià)軸承鋼質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。大量研究表明，軸承鋼中的氧含量和軸承的疲勞壽命存在負(fù)指數(shù)關(guān)系，因此，一直以來(lái)，極低氧含量是保證軸承鋼冶金質(zhì)量的關(guān)鍵。近些年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)冶金技術(shù)和冶煉設(shè)備的不斷進(jìn)步，某些鋼鐵企業(yè)已經(jīng)可以穩(wěn)定生產(chǎn)出氧含量在4～6ppm的軸承鋼。

隨著氧含量的不斷降低，鋼中夾雜物的類(lèi)型和尺寸控制成為進(jìn)一步提高軸承鋼冶金質(zhì)量的關(guān)鍵。目前而言，軸承鋼中危害較大的夾雜物主要有大尺寸的鈣鋁酸鹽、聚集的鎂鋁尖晶石(氧化鋁、氧化鎂等)和大尺寸的TiN。

由于軸承鋼爐渣堿度一般較高，鋼中的Al含量也較高，在高堿度、高Al條件下，爐渣中的CaO被還原，導(dǎo)致Ca元素進(jìn)入鋼液中，從而在鋼中生成鈣鋁酸鹽夾雜物。此外，軸承鋼一般需要經(jīng)過(guò)真空處理，真空條件下，精煉渣和耐火材料中的MgO很容易被鋼中Al還原導(dǎo)致Mg進(jìn)入鋼液中，從而在鋼中生成鎂鋁尖晶石夾雜物。為了盡量降低軸承鋼中夾雜物數(shù)量和尺寸，現(xiàn)有專(zhuān)利CN 109777918 A“一種細(xì)化高碳鉻軸承鋼夾雜物顆粒的爐外精煉生產(chǎn)方法”、專(zhuān)利CN 109402327 A“一種超純凈高碳鉻軸承鋼的爐外精煉生產(chǎn)方法”等都對(duì)爐外精煉過(guò)程進(jìn)行了嚴(yán)格的要求。然而，降低軸承鋼中氧化物的數(shù)量和尺寸是有極限的，當(dāng)軸承鋼中氧含量降低、氧化物尺寸降低到一定程度后，如何進(jìn)一步減小鋼中氧化物的危害，目前還沒(méi)有相關(guān)資料進(jìn)行闡述。

MnS是軸承鋼中常見(jiàn)的夾雜物，由于其本身硬度不高，對(duì)軸承鋼疲勞性能的危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鈣鋁酸鹽和鎂鋁尖晶石。此外，MnS常常在鋼液凝固末期生成，鋼中經(jīng)常出現(xiàn)MnS包裹在鈣鋁酸鹽、鎂鋁尖晶外圍的復(fù)合氧硫化物，這種復(fù)合氧硫化物呈現(xiàn)“軟包硬”的分層結(jié)構(gòu)，可以大幅降低純鈣鋁酸鹽、鎂鋁尖晶石對(duì)軸承鋼疲勞性能的危害。如何利用鋼中存在的MnS夾雜物，大幅提高“軟包硬”復(fù)合氧硫化物比例，從而進(jìn)一步降低軸承鋼中氧化物的危害，目前還沒(méi)有相關(guān)研究。

專(zhuān)利CN107312908“一種改善非調(diào)質(zhì)鋼中MnS夾雜物形態(tài)的冶金工藝”中提到可以向鋼中添加Zr合金形成ZrO₂氧化物改善MnS形貌，其主要針對(duì)的是中碳的非調(diào)質(zhì)鋼，C、Si、Mn、S、Al、O和軸承鋼差異很大。此外，該專(zhuān)利主要目的是改善鋼中硫化物形貌，對(duì)鋼中氧化物的危害缺乏描述。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)實(shí)施例的目的在于提供一種含Zr軸承鋼及其制備方法，旨在減小含Zr軸承鋼中氧化物對(duì)疲勞性能的不利影響。

第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N含Zr軸承鋼，以質(zhì)量百分比計(jì)，軸承鋼的化學(xué)成分包括：

C：0.95％～1.05％，Si：0.2％～0.3％，Mn：0.3％～0.4％，Cr：1.4％～1.65％，P：0.020％，S：0.001％～0.004％，Al：0.010％～0.018％，O：0.0010％，Ca：0.0008％，Mg：0.0008％，Zr：0.0025％～0.0050％，且Zr含量滿足：Zr(0.2×Al+0.0005％)，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)元素；