【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高温轴承钢，特别涉及一种大规格细晶高温轴承钢棒材及其制造方法。
技术介绍
1、轴承是现代装备制造业非常关键的基础件，广泛应用于汽车、高铁、风电、精密机床以及航空航天等各个领域。轴承是主机传动系统的“关节”，其性能、寿命和可靠性已成为制约主机寿命提升的主要因素之一。而轴承钢对轴承产品的质量、使用寿命和可靠性能具有至关重要的作用。
2、传统的轴承钢材料gcr15工作温度在150℃以下，且在高载荷作用下极易发生早期失效，使用寿命严重降低。为了提高滚动轴承在高速、高温和重载等工况条件下的使用性能，高温轴承钢在航空领域得到了广泛的应用，它们使用温度可达315℃。高温渗碳轴承钢是新一代表层硬化型高温高强度航空轴承钢，其渗碳性能优良，经过渗层处理后具有表层硬而心部韧的特点，是高温传动部件的理想选材。但其主要问题是淬火后晶粒粗大，导致钢的强度、塑性和韧性降低，并且在淬火的过程中十分容易发生变形开裂的情况，从而大大影响轴承的寿命。
3、目前不管是国内还是国外，广泛应用的高温渗碳轴承钢棒材规格都小于。相关研究表明，随着轴承钢尺寸规格增大，轴承钢晶粒度难以保证，疲劳寿命大幅下降。因为随着尺寸规格增大，棒材组织均匀性更难控制，夹杂物、氧含量和残余元素等冶金质量更难保证。而随着近几年现代装备的发展，对大型轴承的需求量日益增加，对更大规格的轴承钢棒材的需求也迫在眉睫。
4、中国专利cn114032470a公开一种渗碳轴承钢棒材制备方法，该渗碳轴承钢按重量百分比计，c 0.11～0.15，si 0.10～0.
5、中国专利cn113755766a介绍了一种大规格长寿命高碳铬轴承钢棒材，化学组成包括：0.93～1.05wt％c，1.20～1.80wt％cr，0.02～0.15wt％mo，0.02～0.15wt％nb，0.02～0.15wt％v，0.02～0.15wt％zr，其中nb、v、mo和zr的总量要求0.05wt％≤nb+v+mo+zr≤0.30wt％，余量的铁及其他不可避免的杂质。通过将轴承钢进行nb、v、mo和zr微合金化添加，大幅细化原始奥氏体组织与碳化物尺寸，实现大规格轴承钢的接触疲劳寿命的大幅提升，满足大型轴承对大规格轴承钢棒材质量与寿命要求。该专利所述轴承钢c 0.93～1.05％，属于高碳铬轴承钢。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种大规格细晶高温轴承钢棒材及其制造方法，该大规格高温轴承钢棒材具有晶粒细、韧性好和疲劳寿命优异的特点，直径为φ150～φ350mm；经淬火和回火处理后，晶粒度细于5级，平面断裂韧度kic≥50mpa·m1/2，室温拉伸ra≥1400mpa，rp0.2≥1100mp，hrc≥45；能够满足轴承领域对高品质大规格轴承钢棒材的需求。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：
3、一种大规格细晶高温轴承钢棒材，其成分质量百分比为：c 0.16～0.20％，cr 3.9～4.5％，mo 4.6～5.5％，v 1.4～1.9％，ni 3.0～3.6％，nb 0.20～1.50％，w 0.02～0.3％，mn 0.1～0.5％，si 0.1～0.4％，s≤0.0015％，p≤0.0050％，ti≤0.0030％，n≤0.0020％，o≤0.0008％，余量包含fe和其它不可避免的杂质，且，其碳化物尺寸≤0.3μm。
4、优选的，余量为fe和其它不可避免的杂质。
5、本专利技术所述棒材的直径为φ150～350mm；经淬火和回火处理后，晶粒度细于5级，平面断裂韧度kic≥50mpa·m1/2，室温拉伸ra≥1400mpa，rp0.2≥1100mp，hrc≥45。
6、在本专利技术所述大规格细晶高温轴承钢棒材的成分设计中：
7、从细化晶粒度角度出发，添加了nb 0.20～1.50％以及w 0.02～0.3％。本专利技术研究发现，适量的nb和w可以显著提高mc、m2c碳化物的溶解温度，进而能够在高温下发挥较好的钉扎晶界作用，进而获得细小的晶粒组织，以及良好的强度韧性匹配。当nb含量大于1.5％、w含量大于0.3％时，对mc、m2c碳化物溶解温度的影响趋于平缓，而且太高的nb和w会导致凝固偏析严重并析出大尺寸的一次碳化物，变形后形成碳化物带状组织，对轴承钢的组织和性能造成不利影响。
8、本专利技术所述的大规格细晶高温轴承钢棒材的制造方法，其包括如下步骤：
9、1)冶炼
10、按上述成分采用电炉冶炼、lf精炼、vd炉或rh炉真空处理，浇注为钢锭，再加真空自耗重熔或电渣重熔；或者采用真空感应+真空自耗或电渣重熔；
11、2)高温均匀化处理
12、均匀化温度为1100～1250℃，保温16～40h；
13、3)热加工成型
14、钢锭以60～100℃/h加热至1100～1200℃并保温≥2h；热锻或热轧的总变形比≥8；
15、4)退火热处理
16、将大规格棒材在650℃保温≥2h后，以60～100℃/h加热至830～880℃并保温6～12h，之后随炉冷却至430～530℃，出炉。
17、5)淬火+回火处理
18、淬火温度为1100±10℃保温40min，回火温度为540±10℃保温2～3h，回火做两次。
19、在本专利技术所述的大规格细晶高温轴承钢棒材制造方法中：
20、本专利技术冶炼控制达到了极低的氧含量和残余元素含量，保证了高的洁净度从而降低对轴承寿命有严重危害的脆性夹杂物的尺寸及数量。
21、通过高温均匀化热处理，使得一次碳化物充分溶解和扩散，进而获得后续均匀弥散析出的第二相。
22、锻造工艺采用大变形比不仅使得碳化物进一步细化，而且大变形工艺结合最优的开锻温度为动态再结晶创造了最佳条件，进而可以获得均匀、细小的晶粒组织，从而保证了强度和韧性。
23、与现有技术相比，本专利技术的差异在于：
24、现有技术的强化元素以mo、v和cr为主，不含nb(详见yb4106-2000)。
25、本专利技术所述大规格细晶高温轴承钢棒材在成分设计中添加了适量nb和w进而显著提高碳化物的溶解温度，形成了mc、m2c型稳定碳化物，从而在高温下能够发挥较好的钉扎晶界作用，细化了原始晶粒从而避免了淬火后魏氏组织的产生，同时为调质晶粒度做了良好的组织铺垫。在制造方法中，通过高温均匀化热处理以及大变比的锻造工艺，避免了碳化物带状组织的形成，获得了均匀本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种大规格细晶高温轴承钢棒材，其成分质量百分比为：C 0.16～0.20％，Cr 3.9～4.5％，Mo 4.6～5.5％，V 1.4～1.9％，Ni 3.0～3.6％，Nb 0.20～1.50％，W 0.02～0.3％，Mn 0.1～0.5％，Si 0.1～0.4％，S≤0.0015％，P≤0.0050％，Ti≤0.0030％，N≤0.0020％，O≤0.0008％，余量包含Fe和其它不可避免的杂质，且，其显微组织中碳化物尺寸≤0.3μm。
2.如权利要求1所述的大规格细晶高温轴承钢棒材，其特征在于，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
3.如权利要求1或2所述的大规格细晶高温轴承钢棒材，其特征在于，所述棒材的直径为经淬火和回火处理后，晶粒度细于5级，平面断裂韧度KIC≥50MPa·m1/2，室温拉伸Ra≥1400MPa，Rp0.2≥1100MP，HRC≥45。
4.如权利要求1或2或3所述的大规格细晶高温轴承钢棒材的制造方法，其特征是，包括如下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种大规格细晶高温轴承钢棒材，其成分质量百分比为：c 0.16～0.20％，cr 3.9～4.5％，mo 4.6～5.5％，v 1.4～1.9％，ni 3.0～3.6％，nb 0.20～1.50％，w 0.02～0.3％，mn 0.1～0.5％，si 0.1～0.4％，s≤0.0015％，p≤0.0050％，ti≤0.0030％，n≤0.0020％，o≤0.0008％，余量包含fe和其它不可避免的杂质，且，其显微组织中碳化物尺寸≤0.3μm。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王婷婷，陆瑞，徐锋，徐松乾，蔡灵，丁毅，
申请(专利权)人：宝武特种冶金有限公司，
类型：发明
国别省市：
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