一种采用稀土微合金化的不锈轴承钢及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种采用稀土微合金化的适用于制造微型及小型轴承的不锈轴承钢及其制造方法，该轴承钢含有下列组分及含量（重量％）：Ｃ：０．３６－０．５５，Ｃｒ：１４．００－１７．００，Ｎｉ：０．２０－２．００，Ｍｏ：１．００－３．００，Ｎ：０．１０－０．３０，Ｍｎ≤１．００，Ｓｉ≤１．００，Ｓ≤０．０３０，Ｐ≤０．０３５，微量及稀土元素≤１．００，其余为Ｆｅ。与现有常用不锈轴承钢相比，本发明专利技术的一种采用稀土微合金化的适用于制造微型及小型轴承的不锈轴承钢具有针对微型及小型轴承应用特点的优良的力学性能、耐蚀性能和加工性能，硬度高、耐蚀性能强。适用于海洋开发、石油开采、航空航天等中等腐蚀性环境，并且便于制造滚动、滑动等各类微型及小型轴承。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种不锈钢，尤其是涉及一种采用稀土微合金化的适用于微型及小型 轴承的不锈轴承钢及其制造方法。
技术介绍
轴承是典型的通用机械零部件，应用范围几乎涉及整个国民经济和国防领域。在 不同的应用环境中，对材料性能的要求也是不同的，如在航空航天、海洋开发、石油开采、现 代化工等中等以上腐蚀性环境下，除了要求材料具有高的力学性能和高的加工性能外，还 要求具有高的耐腐蚀性能，因而产生了不锈轴承钢。特别是微型及小型轴承用钢除了对力 学性能、耐腐蚀性能有较高的要求外，对钢的机加工性能、耐磨性、尺寸稳定性、疲劳强度等 提出了更高的要求。目前大部分的不锈轴承钢，都是采用普通不锈钢制造的。使用最多是9Crl8和 9Crl8Mo两个钢种，它们硬度较高，可达HRC 60以上，可用于大气、河水、自来水和弱酸弱盐 的水溶液中，而不能长时间用于海洋开发、石油开采和现代化工等腐蚀性较强的工业环境 中。由于这两种钢中含碳量较高，在冶炼过程中不可避免地形成相当数量的共晶碳化物，其 颗粒粗大，分布不均勻，大部分分布在晶界上。在加工过程中，共晶碳化物易从表面剥落，形 成凹坑，影响表面质量和加工精度。特别对微型及小型轴承的加工使用产生的问题更加突 出。在使用过程中，又易在共晶碳化物处造成应力集中而产生疲劳裂纹源，使轴承的使用寿 命受到很大影响。在实际生产中，设计、生产部门针对不同使用条件，选择采用不同的不锈 钢。如在上述的腐蚀环境下，多采用如304、316L等不锈钢。这些不锈钢虽耐腐蚀性能较高， 但它们都属于奥氏体不锈钢，不能通过热处理强化钢的力学性能，硬度较低，只能满足一部 分使用条件的要求。目前也有采用耐蚀性能接近304不锈钢水平而硬度较高的沉淀硬化不 锈钢作为轴承材料，用的最多的是17-4PH和15-7Μο Ι 等钢种。而这些钢种的硬度大多在 HRC 45以下，并且也只能满足一部分使用条件的要求。目前人们针对不同使用条件，研究出新的不锈轴承钢，如公开号CN1726295A报道 一个“制造性和耐蚀性优良的轴承钢及其制造方法以及轴承零部件及其制造方法”的专利。 其特征在于以质量％计，含有C :0. 4 0. 6%, Si 0. 1 2. 0%,Mn 0. 1 0. 5%,Cr :3. 0 8. 0%，限定Mo 0. 5%或以下，N :0. 02%或以下，且含有满足下式的S :Cr_300XS彡2. 0，此 专利技术钢虽具有良好的中型以上轴承加工性能和耐蚀性，但其耐蚀性是在与盐和酸不接触的 比较温和的腐蚀环境下试验得出的，这样的耐蚀性只能用于较弱的腐蚀环境。上述的不锈轴承钢虽在一定的环境下针对中型以上轴承得到推广应用，但都存在 一定的使用性能局限性，需要研究开发适用范围广的不锈轴承钢，尤其是解决航空航天、海 洋环境下使用的微型及小型轴承的选材更加突出。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有优良的力3学性能、耐腐蚀性能、抗疲劳性能、加工性能的适用于微型及小型轴承的采用稀土微合金化 的不锈轴承钢及其制备方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现一种采用稀土微合金化的不锈轴承 钢，其特征在于，该轴承钢含有下列组分及重量百分含量=C 0. 36-0. 55，Cr :14· 00-17. 00， Ni :0. 20-2. 00,Mo :1· 00-3. 00, N :0· 10-0. 30,Mn ^ 1. 00，Si ( 1. 00，S 彡 0· 030, P ^ 0. 035，微量元素及稀土元素< 1. 00，其余为Fe。所述的微量元素包括Ti、Nb或V ；所述的稀土元素为镧系稀土元素。所述的轴承钢含的退火状态硬度HRC ^ 25，抗弯强度彡3800MPa，热处理后硬度 HRC 彡 55。一种采用稀土微合金化的不锈轴承钢的制备方法，其特征在于，该方法包括以下 步骤(1)称取将包含以下组分及重量百分含量的炉料C 0. 36-0. 55，Cr 14. 00-17. 00，Ni 0. 20-2. 00，Mo 1. 00-3. 00，N 0. 10-0. 30，Mn 彡 1. 00，Si 彡 1. 00， S彡0. 030，P彡0. 035，微量及稀土元素< 1. 00，其余为Fe ；(2)将上述炉料采用常规的非真空中频感应炉熔炼，其中微量及稀土元素包裹在 纯铁皮中，经烘烤后，出钢时加入钢包或钢液中；经电渣重熔后，锻造成型，再经热处理工艺 后得到不锈轴承钢产品。所述的热处理工艺为将锻造成型后的成型钢半成品加热至1010°C 1050°C，保 温0. 5 2小时，水或油冷至室温，然后进行150°C -300°c回火2 6小时。与现有技术相比，本专利技术一种采用稀土微合金化的适用于微型及小型轴承的不锈 轴承钢具有优良的冷热可加工性能和微型及小型轴承的机加工性能，这是由于稀土元素的 加入细化了晶粒组织、净化晶界、变质夹杂物。稀土的微量固溶可使碳化物球化、细化、均勻 分布，从而改善钢的力学性能、提高钢的抗疲劳性能。同时提高了钢在高温下塑韧性而改善 了钢的热加工性能和机加工性能。添加的微量稀土 La及其他微量元素也有利于提高钢的 抗氧化性能，而且有利于调整钢的热膨胀系数，提高改善了加工的微型及小型轴承的尺寸 稳定性和耐磨性。本专利技术钢具有硬度高、耐蚀性能强，适用于航空航天、海洋开发、石油开采 等中等腐蚀性环境，并且便于加工制造滚动、滑动等各类微型及小型轴承。附图说明图1为本专利技术一种采用稀土微合金化的适用于微型及小型轴承的不锈轴承钢的 显微组织结构图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术的一种适用于微型及小型轴承的不锈轴承钢的物理性能如表一所示表一 由本专利技术的一种采用稀土微合金化的适用于微型及小型轴承的不锈轴承钢加工 制作的微型轴承的耐蚀性能是按国标GB/T 10125-1997盐雾试验方法进行测定的，试样在 5% NaCl水溶液中，温度35士2°C，PH 6. 5-7. 2条件下，进行120小时连续喷雾试验。试验 结果表明试样表面无变化，无锈点。由本专利技术的一种采用稀土微合金化的适用于微型及小型轴承的不锈轴承钢按照 不同的热处理工艺进行试验，所得结果列于表二。表二 如表二所示，本专利技术的 一种采用稀土微合金化的适用于微型及小型轴承的不锈轴 承钢其热处理淬火温度在1010°c 1050°C，淬火后经低温回火处理，硬度大于HRC 55。如图1所示，经上述热处理以后，本专利技术钢的基体组织为马氏体+弥散分布的细小 碳化物+微量残余奥氏体。本专利技术的一种采用稀土微合金化的适用于微型及小型轴承的不锈轴承钢遵循了 此类钢的合金化原理及成分控制范围基于共同的材料科学研究原则即通过添加合金元素 实现固溶强化和弥散强化。同时为了达到最佳的强度、硬度等性能，通过热处理将钢奥氏体 化后通过合适的冷却方式使其完全转变成马氏体组织，再经合适的回火改变钢中碳化物分 布状态。而本申请专利技术核心，在于创造性采用通用的冶炼、热处理方法，通过微量元素 及稀土元素的微合金化综合控制提高钢的冶金质量、钢的组织平衡，最终满足适用于微型 及小型轴承用钢的应用要求。由于稀土元素与氢、氧亲合力很大，稀土的加入使钢液有良 好的除氢、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用稀土微合金化的不锈轴承钢，其特征在于，该轴承钢含有下列组分及重量百分含量：Ｃ：０．３６－０．５５，Ｃｒ：１４．００－１７．００，Ｎｉ：０．２０－２．００，Ｍｏ：１．００－３．００，Ｎ：０．１０－０．３０，Ｍｎ≤１．００，Ｓｉ≤１．００，Ｓ≤０．０３０，Ｐ≤０．０３５，微量元素及稀土元素≤１．００，其余为Ｆｅ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：薛春，沈忠良，黄春波，王东辉，徐增华，王如生，
申请(专利权)人：上海材料研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]