[發明專利]一種高速動車軸承滾動體用鋼及其制造方法

有效

• 申請號: 202210817513.6
• 申請日: 2022-07-12
• 公開（公告）號: CN115369333B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 李文彬;白云;吳小林;尹青;陳敏
• 申請（專利權）人: 江陰興澄特種鋼鐵有限公司
• 主分類號: C22C38/48
• 分類號: C22C38/48;C22C38/46;C22C38/42;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C33/04;C21C1/02;C21C1/04;C21C7/06;C21C7/064;C21C7/04;C21C7/10;C21D8/06
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 趙海波

本發明涉及一種高速動車軸承滾動體用鋼及其制造方法，鋼的化學成分是在國標GB/T18254中GCr15元素設計的基礎上對有害元素及微量元素設計：Nb：0.03～0.06％，V：0.04～0.07％，Cu：0.08～0.15％，Ni：0.08～0.15％，S≤0.005％，P≤0.010％，Ti≤0.0010％，O≤0.0005％，H≤0.0002％，As≤0.007％，Sn≤0.005％，Sb≤0.005％，Pb≤0.0015％，其他元素滿足國標GB/T18254中GCr15要求，余量為Fe及不可避免的雜質。制造流程為鐵水預處理→初煉→鋼包精煉→真空循環脫氣→連鑄→熱送→軋制成中間坯→緩冷→加熱軋制成材+軋后控冷→精整→表面及內部探傷→包裝。按照JB/T10510?2005進行接觸疲勞壽命試驗，在室溫(20℃±5℃)和4.5GPa循環應力條件下，疲勞壽命試樣塊熱處理質量符合GB/T34891?2017，接觸疲勞額定壽命L₁₀≥2×10⁷次。

技術領域

本發明屬于鐵基合金技術領域，尤其涉及一種軸承滾動體用鋼及其制造方法。

背景技術

隨著我國高速動車高速化發展，中國高速動車無論是在運行長度還是速度，都處于世界前列，動車各部件國產化率已達到了97％，但還存在未國產化的3％，其中就包括重要制造單元——高速動車軸承。高速動車軸承在高載荷與高速情況下承受著橫向和縱向強大的多種周期交變負荷，若高速動車軸承材料質量不佳，易在軸承接觸面出現龜裂剝落情形，導致軸承早期失效，影響高速動車正常運行。目前，高速動車正向著高速和高效方向發展。給高速動車軸承的設計、制造、使用、維修和檢測帶來了一場革命，同樣也對高速動車軸承材料提出了更高的要求。作為高速動車軸承的重要組成單元——高速動車軸承滾動體。在高速動車軸承高速運轉時，高速動車軸承滾動體同時與軸承內外圈接觸，其工作環境更加多變復雜。高速動車軸承滾動體材料在純凈度、成分均質性、組織均勻性等性能上要比普通軸承材料的要求更高。

高速動車軸承主要由軸箱軸承、齒輪箱軸承和牽引電機軸承組成。高速動車軸承滾動體作為高速動車軸承的重要組成部分，由于其工作環境的復雜多變性，制造此類軸承的材料需具備高強度、高硬度、高耐磨性等特性，故對高速動車軸承滾動體原材料也提出了更高的要求。使得生產高速動車軸承滾動體用鋼具有很高的技術復雜度,是公認的國產化難度最大的技術之一。目前，高速動車軸承滾動體用鋼主要還是依靠進口，被國外瑞典OVAKO、日本山陽等軸承鋼生產知名企業壟斷。

雖然我國近些年真空脫氣連鑄工藝生產的軸承鋼在生產質量上取得了很大進步，但與國外先進軸承鋼生產企業的生產水平仍存在一定的差距，特別是在純凈度、成分均質性和組織均勻性等方面的控制技術方面還不成熟。欲使高速動車軸承國產化，就必須提升真空脫氣連鑄工藝的過程控制水平，讓產品質量達到國外先進水平。

發明內容

本發明的目的是要提供一種軸承滾動體用鋼及其制造方法，滿足高速動車軸承滾動體用鋼的使用要求。

為了滿足高速動車軸承滾動體用鋼高強度、高硬度、高耐磨等性能要求，本發明為滿足前述特性要求在鋼材純凈度、成分均質性、組織均勻性方面都進行針對性的研究，對鋼材的有害元素P、S、Ti、O、As、Sn、Sb、Pb、Ca、H進行了設計：首先，選用低含量As、Sn、Sb、Pb、Ca的鐵水和廢鋼，在冶煉過程中，在進行鐵水預處理時在鐵水罐中加入復合劑(脫磷硫處理)及氧化劑(脫鈦處理)，在機械攪拌作用下進行化學反應脫磷、硫、鈦；其次，在初煉階段進一步去除有害元素磷(P≤0.010％)和鈦(Ti≤0.0020％)，同時在出鋼過程中配加鋼中所需元素；最后，在精煉過程中設計低鈦低氧低硫控制技術將鋼中氧控制在0.0005％以下，鈦控制在0.0010％以下，硫控制在0.005％以下，并對合金元素的含量進行調整達到產品設計要求，且要求每批次成品所需主元素成分波動控制在±0.02％；再次通過真空循環脫氣爐RH或VD爐去除有害元素氫(H≤0.0002％)。