一种高寿命轴承钢及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种本发明专利技术提供了高寿命轴承钢，钢牌号XWGCr15A，包含：碳0.95～1.03％，硅0.25～0.30％，锰0.30～0.40％，铬1.48～1.58％，铝0.010～0.035％，磷≤0.012％，硫≤0.010％，钛≤0.0015％，氧≤0.0006％，氮≤0.0040％，砷≤0.03％，铅≤0.002％，钙≤0.001％，微量元素：镍0.04～0.07％，钼0.03～0.05％，铜0.02～0.06％。本发明专利技术通过独特的成分设计，保证高寿命轴承钢具有更好的、更稳定的性能，更高的使用寿命。

A kind of high life bearing steel and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种高寿命轴承钢及其制造方法
本专利技术涉及轴承钢制造
，尤其涉及一种高寿命轴承钢，钢牌号XWGCr15A的成分设计和制造方法。
技术介绍
轴承是当代机械设备中一种举足轻重的零部件，它的主要功能是支承旋转轴或其它运动体，引导转动或移动运动并承受由轴或轴上零件传递而来的载荷。它的性能、精度和可靠性对使用主体的正常工作起着决定性的作用。轴承作为重要的基础零部件，其制造在机械工业中的地位举足轻重。现在轴承行业面对需求还存在不小的差距，主要表现为高精度、高技术含量、高附加值、长寿命产品的比例普遍偏低、产品的稳定性和创新性有待进一步改进等方面。因此，如何设计并研发出一种具备更高洁净度、高性能稳定性和高使用寿命的新型轴承钢就成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述存在的缺陷而提供一种本专利技术提供了一种高寿命轴承钢，钢牌号XWGCr15A的成分设计和制造方法，通过重新设计、优化调整轴承钢中各元素的含量，添加微量元素进行微合金化，有效的保证轴承钢具有高的洁净度，高的性能稳定性及抗疲劳性能，达到了高寿命的使用要求。本专利技术的一种高寿命轴承钢及其制造方法技术方案为，所述轴承钢成分包括：碳0.95～1.03％，硅0.25～0.30％，锰0.30～0.40％，铬1.48～1.58％，铝0.010～0.035％，磷≤0.012％，硫≤0.010％，钛≤0.0015％，氧≤0.0006％，氮≤0.0040％，砷≤0.03％，铅≤0.002％，钙≤0.001％，微量元素：镍0.04～0.07％，钼0.03～0.05％，铜0.02～0.06％。本专利技术通过独特的成分设计，保证高寿命轴承钢具有更好的、更稳定的性能。优选的，所述轴承钢成分包括：碳0.96～0.98％，硅0.26～0.28％，锰0.34～0.36％，铬1.51～1.55％，铝0.018～0.025％，磷≤0.008％，硫≤0.006％，钛≤0.0015％，氧≤0.0006％，氮≤0.0040％，砷≤0.012％，铅≤0.002％，钙≤0.001％，微量元素：镍0.04～0.06％，钼0.03～0.05％，铜0.02～0.04％。微量元素Ni的作用：镍的加入能够提高钢的强度，而又保持钢良好的塑性和韧性。镍可以降低钢低温的脆性转变温度，提高钢的低温韧性。镍对酸、碱性环境有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。因此，设计钢中镍的加入量0.04％-0.07％。微量元素Mo的作用：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，能够提高钢的机械性能，还可以抑制由于钢的淬火而引起的脆性。微量元素Cu的作用：铜可以提高钢的抗大气腐蚀能力，并且有利于提高钢的强度、耐磨性和屈强比。有效的控制碳偏析。成分设计通过缩小碳元素的范围，相比于国标的要求，上限降低0.02％，有效的控制碳偏析的指数。所述轴承钢的B类、D类夹杂物控制在≤0.5级；DS类夹杂物控制在≤0.5级，只允许出现1次。所述轴承钢的带状组织≤2.0级，液析≤1.0级。所述的一种高寿命轴承钢的制造方法，包括以下步骤：S1、经过初炼、精炼过程控制轴承钢氧含量≤0.0006％，钛含量≤0.0015％；S2、利用一次沉淀脱氧方式，结合精炼渣系及真空保持及软吹步骤，实现高寿命轴承钢的高洁净度设计要求；精炼渣系采用中碱度精炼渣系，渣碱度R＝4-7,按照出钢量85吨计算，将精炼石灰配入400公斤-800公斤/炉，高碱度高铝精炼渣300公斤/炉，配加30-50公斤碳化硅。S3、采用脉冲磁致振荡凝固均质化技术(简称PMO)，使中心等轴晶面积显著提高，等轴晶率达到50～90％，晶粒尺寸得到显著细化，铸坯低倍组织显著改善，消除了缩孔；降低了碳偏析指数，高寿命轴承钢铸坯碳偏析指数控制在0.93-1.06。S4、加热连铸坯后，对连铸坯进行一次轧制和缓冷；一次轧制要求钢温控制在1150℃-1220℃。轧制成二次轧制所要求的规格后，需保证坯料600℃-650℃入坑缓冷，出坑温度＜150℃。通过一次加热轧制，消除了一次碳化物、二次碳化物的存在，配合高温大压下量轧制，消除了芯部组织缺陷，改善了钢的内部组织。轧制完成后通过缓冷、精整处理，得到满足后续二次轧制所要求的一次轧制钢坯。S5、加热一次轧制钢坯后，对一次轧制钢坯进行二次轧制和二次缓冷。具体步骤为：出坑后对坯料表面进行清理、检查，合格后对钢坯进行二次加热，二次加热后钢坯温度控制在1050℃-1100℃；轧制完成时需对其进行温度调控，即终轧后尽快进行降温，使其温度速降至700℃左右，然后进行二次入坑缓冷，出坑温度＜100℃。区别于一次加热，二次加热轧制重点解决三次碳化物及表面脱碳等问题，通过延时轧制、控制终轧温度、优化缓冷工艺、精整检测等手段，得到最终棒材。S2具体为，结合CaO-SiO2-Al2O3三元渣系相图，将CaO/Al2O3控制在1.2～2.0，实现了氧含量≤0.0006％；在低氧的钢水环境下，将钢水中的不规则Al2O3类氧化类夹杂物变性到球型12CaO·7Al2O3便于上浮，从而实现了钢水的高洁净度；真空保持时间为25-30min；软吹时间为20-25min。S3中PMO技术是将脉冲电流导入缠绕在铸坯外侧的线圈，从而在固液界面前沿产生电磁感应效应，达到细化凝固组织的目的。设备主要有脉冲电源、PMO线圈、结晶器组成。带有液芯的钢坯在结晶器脱离后穿过PMO线圈，待拉速稳定后，开启脉冲电源进行脉冲磁致振荡处理。采用的电流峰值为102KiA,放电频率为247hiHz，脉冲宽度为34bims(Ki、hi、bi与电源性质有关)。S4中一次加热时间不少于9小时；加热末段、均热段温度1230℃-1250℃，其中前四道次较常规产品压下量提高15mm-20mm；如第一道次常规压下量为115mm，则生产该钢种时压下量控制在120mm左右，以此类推至第四道次，以保证轧制力的穿透。开完坯后晾至1020℃-1050℃后进行精轧；缓冷采用坑冷，缓冷时间不少于48小时。S5中二次加热时间控制在5.5小时左右；加热末段、均热段温度950℃-1000℃；终轧温度850℃-920℃；缓冷入坑温度≥400℃，缓冷时间不少于60小时。本专利技术的有益效果为：本专利技术的高寿命轴承钢，钢牌号XWGCr15A，通过对成分的重新设计及微量元素合金化，以及制造过程中的各项控制措施，使得制造出的轴承钢具有更高的洁净度，更稳定的力学性能，更好的耐磨性，实现了更高的疲劳寿命，采用该技术所制造的轴承的高速性能指数Dn值可达到3.3×106。说明书附图：图1所示为CaO-SiO2-Al2O3三元渣系相图；图2所示为Al2O3类夹杂物形貌；图3所示为12CaO·7Al2O3类夹杂物形貌；图4所示为B类夹杂物形貌；图5所示为D类夹杂物形貌；图6所示为碳化物带状形貌；图7所示为碳化物液析形貌。具体实施方式：为了更好地理解本专利技术，下面用具体实例来详细说明本专利技术的技术方案，但是本专利技术并不局限于此。实施例1(一)高寿命轴承钢成分设计及控制本实施例中设计的高寿命轴承钢，其具体包含以下成分：碳0.95～1.03％，硅0.25～0.30％，锰0.30～0.40％，铬1.48～1.58％，铝0.010～0.035％，磷≤0.012本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高寿命轴承钢，其特征在于，所述轴承钢成分包括：碳0.95～1.03％，硅0.25～0.30％，锰0.30～0.40％，铬1.48～1.58％，铝0.010～0.035％，磷≤0.012％，硫≤0.010％，钛≤0.0015％，氧≤0.0006％，氮≤0.0040％，砷≤0.03％，铅≤0.002％，钙≤0.001％，微量元素：镍0.04～0.07％，钼0.03～0.05％，铜0.02～0.06％。

【技术特征摘要】
1.一种高寿命轴承钢，其特征在于，所述轴承钢成分包括：碳0.95～1.03％，硅0.25～0.30％，锰0.30～0.40％，铬1.48～1.58％，铝0.010～0.035％，磷≤0.012％，硫≤0.010％，钛≤0.0015％，氧≤0.0006％，氮≤0.0040％，砷≤0.03％，铅≤0.002％，钙≤0.001％，微量元素：镍0.04～0.07％，钼0.03～0.05％，铜0.02～0.06％。2.根据权利要求1所述的一种高寿命轴承钢，其特征在于，所述轴承钢成分包括：碳0.96～0.98％，硅0.26～0.28％，锰0.34～0.36％，铬1.51～1.55％，铝0.018～0.025％，磷≤0.008％，硫≤0.006％，钛≤0.0015％，氧≤0.0006％，氮≤0.0040％，砷≤0.012％，铅≤0.002％，钙≤0.001％，微量元素：镍0.04～0.06％，钼0.03～0.05％，铜0.02～0.04％。3.根据权利要求1所述的一种高寿命轴承钢，其特征在于，所述轴承钢的B类、D类夹杂物控制在≤0.5级；DS类夹杂物控制在≤0.5级，只允许出现1次。4.根据权利要求1所述的一种高寿命轴承钢，其特征在于，所述轴承钢的带状组织≤2.0级，液析≤1.0级。5.如权利要求1所述的一种高寿命轴承钢的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、经过初炼、精炼过程控制轴承钢氧含量≤0.0006％，钛含量≤0.0015％；S2、利用一次沉淀脱氧方式，结合精炼渣系及真空保持及软吹步骤，实现高寿命轴承钢的高洁净度设计要求；所述的精炼渣系采用中碱度精炼渣系，渣碱度R＝4-7；S3、采用脉冲磁致振荡凝固均质化技术，使中心等轴晶面积显...

【专利技术属性】
技术研发人员：王棣，张灵通，朱林林，信霖，李文双，王洪钦，王涛，刘菲，张刚，付鹏冲，马恒续，李富刚，杨玉国，成广超，夏应兵，张良，郭金龙，
申请(专利权)人：西王金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37