一种中碳轴承钢及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种中碳轴承钢及其制造方法，属于轴承钢材料及其生产工艺技术领域。中碳轴承钢的化学成分范围按重量百分比计为：Ｃ：０．５０～１．０％、Ｓｉ：０．６０～１．５０％、Ｍｎ：０．５０～１．２０％、Ｍｏ：０．１５～１．０％、Ｖ：０．１５～１．０％、Ｃｒ、Ｎｉ≤０．３０％、Ｃｕ≤０．１５％、Ｓ≤０．０２５％、Ｐ≤０．０２５％、Ｂ：０．０００５～０．００３５％、［Ｏ］≤１５×１０↑［－６］、［Ｈ］≤２×１０↑［－６］，余为Ｆｅ和不可避免的杂质。本发明专利技术还提供了所述轴承钢的制备方法，采用该制造方法可生产规格Φ３０～２６０ｍｍ的圆钢。采用该轴承钢可代替Ｇ２０ＣｒＮｉ２Ｍｏ等渗碳轴承钢及其应用，可在轧钢机等领域代替进口轴承，降低轴承生产成本和使用成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于冶金
，涉及一种轴承钢及其制造方法，尤其涉及一种用于制造耐 冲击重载荷的轧机轴承或冶金矿山牙轮钻头轴承、石油钻井涡轮钻具轴承、铁路车辆轴承 的轴承钢及其制造方法。
技术介绍
目前，轧机向着高速、重载、高强度、高刚度、高精度、连轧化和自动化方向发展， 轧机轴承是轧机的关键零件，直接关系到轧机的生产效率、产品质量和生产成本。与一般 用途的轴承相比，轧机轴承有以下特点(1)工作负荷大， 一般说，轧件是在被咬入时进 行轧制的，即载荷是突然建立起来的，所以说冲击载荷是轴承的受载特点。通常轧机轴承 所承受的单位压力，比一般用途的轴承高2-4倍，而pv值(轴承单位压力和线速度的求积) 是普通轴承的3-20倍。(2)工作环境恶劣，轧机轧制时，轧辊都要用水冷却，且有氧化铁 皮飞溅，轴承很容易受到污染。目前，制造轧机、石油设备、铁路车辆用高强韧性滚动轴承的钢材主要为 G20Cr2Ni4A或G20CrNi2Mo等渗碳轴承钢。渗碳轴承钢与GCrl5轴承钢相比，除保持了表面 的高硬度、高耐磨性外，冲击韧性值提高了 7倍；表面渗碳淬火层中较大的残余压应力， 提高了轴承的接触疲劳强度。但是渗碳轴承钢价格高，而且生产上需使用造价高的大型周 期式渗碳炉或可控气氛连续渗碳淬火生产线，渗碳时间长(一般需30 40h)，渗层质量控 制较为严格。因此，采用渗碳轴承钢制造成本高，热处理工艺周期长、操作复杂，质量稳 定性差。CN1145643公开了一种具有优良滚动疲劳特性的渗碳轴承钢，该长寿命渗碳轴承钢的组 成按重量百分比计为0. l到O. 35%的(:，0. 3到2.0X的Mn， 0. 001到0. 03%的S， 0. 4到 0. 5%的0, 0.01到0.07X的A1， 0.003到0.015X的N， 0. 0005到0. 03%总含量的Mg， "0. 35到0. 70%的Si"或"0. 05到1. 70%的Si和0. 30到1. 20%的Mo"，特定含量的Ni 或V(至少含其中一种)，以及不超过0.025X的P，不超过0.0050X的Ti和总含量不超过 0. 002的0，钢中所含Mg类氧化物所占数量比至少为0. 8。CN86107281公开了一种高纯度轴承钢炉外精炼方法，其特征是，浇铸前在钢包加盖的 状态下，对经初炼炉冶炼的钢液，溶渣为低碱度(或酸性渣)，包底吹入惰性气体或氮气净 化处理。溶渣碱度(Ca0/Si02)《2.5，渣量1.5 3%。CN1129465公开了一种用于滚动疲劳特性极好的轴承件的轴承钢。它包含(按重量) 0. 70 1.20%的"0.15 1.70X的Si、 0.15 1. 20%的Mn、 0. 50 2. 00%的Cr、 0. 05 1.50X的Mo、 0. 001 0.03%的S、 0. 010 0. 05%的Al、 0. 003 0. 015%的N、 0. 0005 0.0300X的总Mg、不大于0.025X的P、不大于0. 0040%的Ti、不大于0. 0015%的总0，一种或至少两种选自于特定数量的V、 Nb与Ni的元素，以及钢中所含Mg的氧化物的数量 比至少为0.8。CN1266911公开了一种适于制造厚壁环的改进的轴承钢，含有(以重量百分比计) 1.00 1.10的C;最多为O. 15的Si; 1.35 0. 65的Mn; 1. 70 1. 90的Cr; 1.00 1. 15 的Ni; 0.40 0.50的Mo;最多为0.30的Cu; 0.015 0.050的Al，其余部分是Fe以及正 常的残余元素和杂质。CN1287183公开了一种适于大载荷、重冲击工况下的轴承钢，其化学组成为(重量百分 比)C: 0. 6 0. 8; Cr: 0.2 0. 34; Mn: 0. 55 0. 85; Si: 1.0 1.3; Mo: 0. 4 0.6; V: 0.2 0.4; S《0. 025; P《0.025，余下为Fe。其热处理工艺为对车加工后轴承零 件采用直接淬火工艺，对其钢件先进行球化退火，以期得到球状珠光体组织；然后进行直 接淬火和回火处理。对车加工后轴承零件采用高频表面淬火工艺，对其钢件先进行正火和 回火或调质处理，以期得到索氏体组织，然后进行高频表面淬火和回火处理。CN1888116公开了一种高硬度高耐磨无磁轴承钢。该轴承钢的化学成分组成(重量％) 为C 0. 65 0. 80%， Mn 17. 0 19. 0%， Si 0. 5 1.0%， Cr 3. 5 4. 5%， V 1. 5 2. 5 %， W0.4 1.0%， Mo 0.4 1.0%， N《0.12%,其余为Fe和不可避免的杂质。制备上述 无磁轴承钢的具体工艺如下(l)冶炼工艺，(2)锻造工艺，(3)热处理工艺又分二步A.退 火热处理工艺85(TC 90(TC保温3 6h后炉冷至50(rC出炉空冷；B.固溶+时效热处理工艺固溶热处理工艺加热到奥氏体化温度为116(TC 120(TC充分保温后水冷；时效热处理工艺加热至630°C 700°C X 15 20小时，然后空冷到室温。上述专利分别涉及在提高滚动疲劳性能、提高轴承钢纯度以及特定适用性能方面的技 术，但没有涉及到解决适用于重载荷、高冲击工况下高强韧性轴承钢制造及其成本降低问 题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，主要解决重载荷、高冲击工况下高强韧性滚动轴承制造 成本过高的问题。提供了一种具有高淬透性、高强韧性、综合性能优异的中碳高性能轴承 钢及其制造方法。本专利技术提供了一种中碳高性能轴承钢，其特征在于其组成按重量百分数为C: 0. 50 1. 0%， Si: 0. 60 1. 50%, Mn: 0. 50 1. 20%, Mo: 0. 15 1. 0%， V : 0.15 1.0%, Cr、 Ni《0. 30%， Cu《0.15%， S《0.025%， P《0.025%, B: 0. 0005 0.0035% ， 《15X10—6， 《2X1(T，余为Fe和不可避免的杂质。钢种成分的确定滚动轴承工作承受着各类不同的交变应力，因而轴承材料要有高的硬度、强度、耐磨性和接触疲劳寿命，同时对于轧机轴承或冶金矿山牙轮钻头轴承、石油 钻井涡轮钻具轴承、铁路车辆轴承等还要有高的韧性。轴承钢性能主要取决钢的化学成分、 纯洁度和组织均匀性三个方面，其中以化学成分影响最大，为保证钢具有足够的淬透性、硬度值和耐磨性，控制碳含量在C: 0.50 1.0%; Mn主要作为脱氧元素，能提高钢的性能 和纯洁度，控制Mn: 0.50 1.20%;为强化铁素体，提高强度、弹性极限和淬透性，改善抗 回火软化性能，控制Si: 0.60 1.50%; Mo的作用是提高淬透性、抗回火稳定性，减小淬火变形，提高疲劳强度，改善力学性能，控制Mo: 0.15 1.0%; V是提高耐磨性最有效的元素 之一，能细化晶粒，提高钢的致密度和韧性，控制V : 0.15 1.0%;微量B元素主要是为 了满足大规格、厚壁轴承产品淬透性要求，扩大钢种应用领域；S、 P在轴承钢中视为有害 元素，因此，本专利技术控制S^).025。/。， P50.025%; Cr、 Ni|、 Cu为残余元素，为减少危害， 控制Cr、 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中碳高性能轴承钢，其特征在于其组成按重量百分数为：Ｃ：０．５０～１．０％，Ｓｉ：０．６０～１．５０％，Ｍｎ：０．５０～１．２０％，Ｍｏ：０．１５～１．０％，Ｖ：０．１５～１．０％，Ｃｒ、Ｎｉ≤０．３０％，Ｃｕ≤０．１５％，Ｓ≤０ ．０２５％，Ｐ≤０．０２５％，Ｂ：０．０００５～０．００３５％，［Ｏ］≤１５×１０↑［－６］，［Ｈ］≤２×１０↑［－６］，余为Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董杰吉，王广连，戈文英，杜显彬，翟正龙，郑桂芸，李猛，张伟，孙永喜，张利平，孙进，
申请(专利权)人：莱芜钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]