【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于炼钢用高性能金属陶瓷相基钢制造生产领域。特别是涉及一种高性能金属陶瓷轴承用钢及制作方法。在在航天制造、高速精密制造、智能制造等高端领域具有广阔的应用前景。
技术介绍
1、随着我国国民经济和科学技术的飞速发展，在航空航天、高速精密制造、智能制造、汽车、工程机械、军工生产等一些高端制造业迫切需要超高强、超硬度、超耐蚀、超高温性能稳定的高端结构性材料来满足生产制造要求，普通的金属材料已很难满足高端制造领域的生产工艺要求。如金属轴承在3000转/min，使用温度180℃工作环境下长时间工作，就会出现疲劳强度下降而出现金属表面崩裂、崩溃和散架，影响设备正常运行。二十世纪末，粉末冶金技术从外引入，虽然得以解决高端制造业用轴承用钢的高温、高速运行过程出现的因疲劳强度下降而出现金属表面崩裂、崩溃问题，但在生产制造过程加入大量耐高温、高强度的钨、铊、钴、钼、镍等贵重金属，1600-1800℃和2000mpa高压下烧结合成，不仅生产工艺复杂，要求高，而且生产成本十分高昂；
2、以铬、钛、钒、钼、铝、硅等与非金属氮亲和力极强的元素在高温、高压下反应生成的氮化物，统称为高温氮化物结构陶瓷材料。高温氮化物结构陶瓷材料是一种人工合成材料，莫氏硬度在9～9.5，维氏硬度为2200，硬度接近金刚石的硬度；弹性模量为28420～46060mpa，耐压强度490mpa，抗弯强度为147mpa；1000℃时线膨胀系数2.8～3.2×10-6/℃；不溶于水，耐酸、碱性极强，铬、钛、钒、钼的氮化物熔点均在1800℃以上。作为一种超硬性物质，自身
3、根据国外george、i ran i、zener和stvatcor等专家学者对钢中细小弥散的纳米级氮碳化物、氧化物等第二相质点导入奥氏体基体中，质点和晶界发生相互作用，第二相质点通常存在于晶界上，一部分晶界被质点取代，导致晶界迁移(晶粒长大)受到来自质点的阻力抑制作用，即细化奥氏体晶粒的作用以及金属氮化物在高温下有非常大的溶解能力，并在低温凝固过程中，能析出非常细小的第二质点弥散分部并钉轧在奥氏体晶界，除有细化奥氏体晶粒外，其质点在晶界弥散分布能起沉淀强化作用的研究成果表明，在优化生产工艺的情况和人为因素控制钢中生成的、国外专家所称谓的钢中第二相质点的金属氮化物颗粒尺寸和钉扎奥氏体晶界第二相质点的体积百分比，就能够廉价获得细晶强化和沉淀强化最优效的办法。
4、但是普通的轴承钢，例如cr、w、mo、v合金加入量12-14％的优质合金轴承钢(热处理后的hrc(硬度)50-60、屈服强度1400mpa、抗疲劳极限强度≧800mpa、使用寿命300万次，使用极限温度≦400℃)的高性能金属陶瓷轴承钢，其采用大量的贵重金属，导致其成本高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高性能金属陶瓷轴承用钢及其制作方法，解决以下技术问题：普通的轴承钢，例如cr、w、mo、v合金加入量12-14％的优质合金轴承钢(热处理后的hrc(硬度)50-60、屈服强度1400mpa、抗疲劳极限强度≧800mpa、使用寿命300万次，使用极限温度≦400℃)的高性能金属陶瓷轴承钢，其采用大量的贵重金属，导致其成本高。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种高性能金属陶瓷轴承用钢的制作方法，包括以下步骤：
4、步骤一、将含量大于98.5％的cr、t i、mo、v金属颗粒按照质量分数cr80-90％、t i3-15％、mo 2-4％、v 3-5％比例混合均匀，并加入到高速湿法碾磨机中；
5、步骤二、在高速湿法碾磨机中还加入30-40％蒸馏水、1-3％无机和有机复合分散剂碾磨24小时，得到料浆；
6、步骤三、将料浆加入到高速喷雾造粒干燥机中，喷雾造粒成0.35-1.0㎜的均质圆球颗粒备用；
7、步骤四、转炉出钢钢水终点c≧0.08％、出钢温度≧1650℃；
8、步骤五、转炉出钢合金化后，采用1.5-2.0㎏/tbaa l s i和1.0㎏/tcac2复合脱氧合金对钢水进行脱氧；然后加入1.5-2.0㎏/t石灰和0.5㎏/t电熔精炼合成渣；
9、步骤六、lf钢包炉钢水精炼时，加入0.1-0.25㎏/t金属a l、1.0㎏/tcac2和0.5㎏/t电熔精炼合成渣进行造渣、脱硫和顶渣改制处理；
10、步骤七、钢包顶渣feo+mno≦1％，喂入2-3m/t纯钙线，对钢水中脆性夹杂物a l2o3、t i o进行变性球化处理；
11、步骤八、钢水温度≧1650℃时，采用惰性气体氩气将储存在料罐中的cr、mo、t i、v金属颗粒粉按0.4-0.6㎏/t用量，高速喷入钢包钢水内，同时钢包底吹采用高纯氮气大强度搅拌5-8分钟；喷吹完毕后，钢水静置软吹3-5分钟；
12、步骤九、钢水采用高于钢水液相线25-30℃，拉速2.4-2.65m/分钟、连铸雾化水冷却采用大比水量0.5-0.8l/㎏，提高拉速2.6-2.85m/分钟，快速、高强度冷却浇铸钢水，促使溶解在钢水中cr、mo、t i、v的n(c)金属陶瓷相以纳米形态(5-20nm)一次析出，形成轴承用钢。
13、作为本专利技术进一步的方案：加热炉钢坯加热温度1250℃，时间0.8-1小时，均热段1180℃，时间0.5-0.8小时，开轧温度980-1030℃，终轧上冷床温度840-870℃。提高加热温度，可促使cr、mo、t i、v的n(c)金属陶瓷相再次溶解，低温轧制和加大轧制过程冷却强度，目的是促使cr、mo、t i、v的n(c)金属陶瓷相以纳米形态(1-5nm)二次析出。二次溶解-析出的1-5纳米微小颗粒钉扎晶界对奥氏体、铁素体晶型转变抑制的作用(细化晶粒作用)及纳米微小颗粒钉扎晶界析出强化作用，可以大幅度改善和提高轴承钢的力学性能、高温稳定性和抗疲劳性能。
14、作为本专利技术进一步的方案：步骤二中料浆细度≧800-1000目。
15、作为本专利技术进一步的方案：步骤四中采用滑板挡渣出钢，减少出钢下渣。
16、作为本专利技术进一步的方案：步骤八中钢水目标n控制在85-95ppm。
17、作为本专利技术进一步的方案：一种高性能金属陶瓷轴承用钢,采用一种高性能金属陶瓷轴承用钢的制作方法制作得到。
18、本专利技术的有益效果：
19、高性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高性能金属陶瓷轴承用钢的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高性能金属陶瓷轴承用钢的制作方法,其特征在于，还包括步骤十、为确保Cr、Mo、Ti、V的NC完全二次溶解-析出，加热炉钢坯加热温度1250℃，时间0.8-1小时，均热段1180℃，时间0.5-0.8小时，开轧温度980-1030℃，终轧上冷床温度840-870℃。
3.根据权利要求1所述的一种高性能金属陶瓷轴承用钢的制作方法,其特征在于，步骤二中料浆细度≧800-1000目。
4.根据权利要求1所述的一种高性能金属陶瓷轴承用钢的制作方法,其特征在于，步骤四中采用滑板挡渣出钢，减少出钢下渣。
5.根据权利要求1所述的一种高性能金属陶瓷轴承用钢的制作方法,其特征在于，步骤八中钢水目标N控制在85-95PPm。
6.一种高性能金属陶瓷轴承用钢,其特征在于，采用权利要求1的一种高性能金属陶瓷轴承用钢的制作方法制作得到。
【技术特征摘要】
1.一种高性能金属陶瓷轴承用钢的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种高性能金属陶瓷轴承用钢的制作方法,其特征在于，还包括步骤十、为确保cr、mo、ti、v的nc完全二次溶解-析出，加热炉钢坯加热温度1250℃，时间0.8-1小时，均热段1180℃，时间0.5-0.8小时，开轧温度980-1030℃，终轧上冷床温度840-870℃。
3.根据权利要求1所述的一种高性能金属陶瓷轴承用钢的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李国安，王建国，
申请(专利权)人：马鞍山市兴达冶金新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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