[發明專利]一種雙細化高強韌長壽命中高碳軸承鋼及制備方法

有效

• 申請號: 202110964076.6
• 申請日: 2021-08-21
• 公開（公告）號: CN113718174B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 曹文全;王輝;史智越;俞峰;徐海峰;王存宇;許達
• 申請（專利權）人: 鋼鐵研究總院
• 主分類號: C22C38/02
• 分類號: C22C38/02;C22C38/04;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/48;C22C38/46;C22C38/50;C22C33/04;C21D1/32;C21D1/18;C21D8/06
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

一種雙細化高強韌長壽命中高碳軸承鋼及制備方法,屬于高強韌長壽命軸承鋼制造技術領域。該軸承鋼化學組成為：0.64～0.94wt％C，1.20～1.80wt％Cr，≤0.65wt％Si，≤0.65wt％Mn，≤0.30wt％Ni，≤0.25wt％Cu，≤0.15wt％Mo，≤0.15wt％Nb，≤0.15wt％V，≤0.15wt％Zr，其中Nb、V、Mo和Zr添加總量要求0.10％≤Nb+V+Mo+Zr≤0.30％，余量為鐵及不可避免的雜質。優點在于，具有組織細化、韌性高和疲勞壽命長，能夠滿足高端裝備對高沖擊、高轉速、長壽命、高可靠性和低成本軸承鋼組織性能需求。

技術領域

本發明屬于高強韌長壽命軸承鋼制造技術領域，特別是提供了一種雙細化高強韌長壽命中高碳軸承鋼及制備方法。

背景技術

軸承被廣泛應用在各種需要轉動的裝備與部件，以支撐軸承零部件轉動和提高轉動效率。軸承鋼是用來制造軸承內外圈和滾動體的主要原材料，包括高碳軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼以及無磁軸承鋼等。其中高碳軸承鋼應用最為廣泛，占到軸承鋼總量的80％以上。但以GCr15為代表的高碳軸承鋼的沖擊韌性比較低，無缺口沖擊基本在50J和U-型缺口沖擊不高于10J，導致一些沖擊場合的軸承需要高韌性的滲碳軸承鋼。同時高碳軸承鋼的接觸疲勞壽命也遠遠低于滲碳軸承鋼，導致一些長壽命和高安全場合應用的軸承也必須選用滲碳軸承鋼。但滲碳軸承鋼存在材料成本高和滲碳工藝復雜昂貴。因此如何進一步提升高碳軸承鋼的韌性，開發出高韌性長壽命低成本的高碳軸承鋼，成為軸承制造與軸承鋼研發努力的目標。

以GCr15為代表的高碳軸承鋼，碳含量平均達到1.0％左右。經過常規的爐外精煉、連鑄(LF+VD/RH+CC)和球化退火，軸承鋼中的組織相對粗大、軸承鋼中的碳化物不僅不可避免的存在網狀與帶狀，還存在較多和較大的碳化物顆粒。高碳軸承鋼的這些冶金缺陷，嚴重降低了高碳軸承鋼的強韌性和抗疲勞性能。為了解決這一問題，人們在傳統高碳軸承鋼的基礎上，通過降低鋼種碳含量，開發了碳含量為0.8％的高碳軸承鋼G8Cr15，以改善軸承鋼中的碳化物網狀、碳化物帶狀和大顆粒碳化物等缺陷。但是G8Cr15的出現并沒有大幅度提升軸承鋼的接觸疲勞壽命和強韌性，也不能滿足高沖擊、高負載、高轉速和長壽命軸承應用要求，這可能與軸承鋼碳化物尺寸降低導致耐磨性不足所導致的。與GCr15一樣，不銹軸承鋼中的440C軸承鋼含有約1.0％的碳和16-18％的鉻，導致440C中的碳化物更加粗大，不僅嚴重影響了440C的接觸疲勞壽命，也嚴重削弱了440C鋼的耐蝕性能。為此，國內外開展了不銹軸承鋼降碳，減小軸承鋼碳化物和提升碳化物均勻性，結果是大幅度提升了不銹軸承鋼的耐蝕性能和疲勞性能。在440C基礎上開發出的不銹軸承鋼為440A/B，或7Cr14Mo。但無論是從GCr15降碳研發出的G8Cr15，還是從440C降碳研發出的7Cr14Mo均沒有大幅度提升軸承鋼的強韌性，也就無法滿足高沖擊、高負載和長壽命軸承需求。總體來說，軸承鋼降低碳含量的中高碳軸承鋼合金化設計，可以細化碳化物提高碳化物的均勻性，是未來軸承鋼的重要發展方向，但需要新型合金化提升軸承鋼的耐磨性。