一种控制轴承钢中碳化物形态的方法技术

本发明专利技术公开了一种改善轴承钢中碳化物形态的方法，轴承钢在钢包精炼（ＬＦ）炉冶炼结束后，转入真空脱气（ＶＤ）炉中，改变的精炼渣成分，在温度为１５２０～１５７０℃，真空压为３０～１００Ｐａ的工艺参数下进行冶炼１０～１５分钟。本发明专利技术工艺简单，成本低廉，对于控制轴承钢中Ｍｇ的含量，及进一步控制轴承钢碳化物形态，改善碳化物在轴承钢中的分布，及对轴承钢中碳化物的圆形度、长径比的改善，具有明显效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢铁冶金技术，具体地涉及。
技术介绍
碳化物是保证轴承基本性能，例如硬度、强度、耐磨性和疲劳寿命必不可少的条件。含1. 0% C、l. 5% Cr的轴承钢中小方坯碳化物很难做到弥散分布。 前人关于Mg对钢中碳化物的影响做了大量的工作，认为微量的镁能改善镍基和铁基高温合金中碳化物的形态、尺寸及分布，能显著改善其性能的特点。添加镁可以减轻元素的偏析和消除共晶碳化物网。研究了镁对轴承钢中碳化物的作用机理，认为钢液在凝固时镁富集于枝晶间区域。枝晶间区域由于富镁，使母相一碳化物的界面能与母相一母相界面能比值升高，这使析出碳化物与基体间的润湿角变大因而枝晶碳化物成大片析出的倾向减小，阻止和减轻了液相碳化物的析出。钢锭在加热和加工过程中，镁原子亦可能由晶体中向晶界迁移，从而碳化物溶解后重新析出时起到有益的分割和细化作用。由于平衡偏析的作用而使Mg在晶界偏析，对沿晶界析出的碳化物相颗粒有细化、分离和球化的作用，可以使晶界析出物从不利的片状或连续分布转变为颗粒状和链状分布。综上所述，镁对减少网状碳化物的析出是有作用的。 微量镁对铁基、镍基合金中的碳化物的形貌、分布、以及对其力学性能有明显的改善。如周德光等人所公开的通过在钢中加入Mg块和镍镁合金的方法，使得Mg进入钢中(周德光、傅杰等，《钢铁》，2002， vol. 37， No. 7， PP23-25)。 但在钢的冶炼过程中直接加入镁合金时，上述方法存在如下缺点 1.镁的收得率太低，直接加金属镁时镁的收得率只有0.76% -1.50% ;以镍镁合金(镁含量占19. 3wt % )的形式加入收益率为5.8%。 2.在钢中的镁含量难以控制，由于在加镁时钢液存在不同程度的喷溅，随着气相压力的降低，喷溅严重，镁的挥发加剧，因此很难使得钢液中的镁含量保持在一个合适的范围内。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种控制轴承钢中碳化物级形态的方法，在真空脱气(VD)炉冶炼过程中，通过轴承钢中的C，还原精炼渣中的MgO，从而使[Mg]进入轴承钢中去，从而进一步改善轴承钢中的碳化物的形态。 —种控制轴承钢中碳化物形态的方法，轴承钢在钢包精炼(LF)炉冶炼结束后，改变真空脱气(VD)炉精炼渣的成分，采用的精炼渣成分为CaO 41 51wt%、 MgO 6 16wt % 、Si0216 26wt % 、A120312 22wt % ，在温度为1520 1570°C ，真空压为30 100Pa的工艺参数下进行冶炼，冶炼时间为10 15分钟。 本专利技术方法的机理是 前人的研究表明固溶Mg对钢中的碳化物产生有利影响。精炼渣中的MgO可以在一定条件下被还原成固溶Mg进入到钢中的碳化物中，见下式 (MgO) + [C] = [Mg]+CO(g) 通过理论计算表明决定钢中固溶镁的含量，主要取决于真空度，温度，以及钢中MgO的含量。在真空度较高的情况下(真空度小于lOOPa)，温度高于152(TC时，炉渣中的MgO可以被轴承钢中的溶解的C还原，使得Mg以固溶态进入轴承钢中。 通过计算和实验验证冶炼温度在高温时，真空度达到一定值，精炼渣中MgO含量在某一范围(6 16wt%)时，钢中的Mg含量达到最佳值，对改善钢中碳化物的形态有明显作用。因此通过适当改变精炼渣的成分，使得Mg进入轴承钢中，可以对钢中碳化物产生有益的影响。 前人方法的局限性前人研究镁对钢中碳化物的影B向，主要通过在钢的冶炼过程中，直接加入镁块和镁合金。上述方法存在如下缺点 1.镁的收得率太低，导致成本太高。直接加金属镁时镁的收得率只有0.76% 1.50% ;以镍镁合金(镁含量占19. 3wt%)的形式加入收益率为5.8%。 2.在钢中的镁含量难以控制，由于在加镁时钢液存在不同程度的喷溅，随着气相压力的降低，喷溅严重，镁的挥发加剧，因此很难使得钢液中的镁含量保持在一个合适的范围内，并使得钢液的温降过大。 3.安全问题，由于镁的熔点很低，在加入时，急剧燃烧，产生大量的热，在密闭的空间中，会发生爆炸的可能性，因此很难在工业上应用。 本专利技术方法的特点在于本专利技术适当调整了精炼渣的成分，通过在真空冶炼过程中，精炼中的MgO和钢中的C反应，使得Mg进入轴承钢中，可以对钢中的碳化物产生有益的影响。 本专利技术与现有的技术相比，具有如下的优点 1.加MgO，克服喷溅、温降、收得率低，以及不安全的缺点； 2.易于控制轴承钢中Mg含量。 3.成本低廉。 本专利技术工艺简单，成本低廉，对于控制轴承钢中Mg的含量，及进一步控制轴承钢碳化物形态，改善碳化物在轴承钢中的分布，及对轴承钢中碳化物的圆形度、半径比的改善，具有明显效果。附图说明 图l为本专利技术实施例材样l的SEM图片； 图2为作为对比例的材样2的SEM图片； 图3为本专利技术材样1和材样2的最大直径的数量区间分布对比； 图4为本专利技术材样1和材样2的最小直径的数量区间分布对比； 图5为本专利技术材样1和材样2的平均直径的数量区间分布对比； 图6为本专利技术材样1和材样2的圆形度的数量区间分布对比； 图7为本专利技术材样1和材样2的半径比的数量区间分布对比。 图8a为本专利技术实施例材样3光学显微图(400倍)； 图8b为作为对比例的材样3的SEM图片；4 图9a为本专利技术实施例材样4光学显微图(400倍)； 图9b为作为对比例的材样4的SEM图片； 图10a为作为对比例的材样5光学显微图(400倍)； 图10b为作为对比例的材样5的SEM图片； 图11为不同精炼渣冶炼与钢中珠光体片间距的关系。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步说明。 Ca0 41 51wt%、Mg0 6 16wt% 、 Si0216 26wt% 、 Al20312 22wt% ， 表1本专利技术VD处理时的炉渣成分(wt% )Ca0MgOSi02A1A实施例14392116实施例241111623实施例345161812实施例448132314实施例55162612 实施例1 本实施例选择高碳铬轴承钢这一典型的轴承钢钢种，通过改变真空脱气VD炉精 炼渣的成分，主要是提高精炼渣中MgO的含量；分别用实施例)和对比例冶炼轴承钢。 轴承钢的成分见表l，精炼渣的具体成分见表2。 [OO46] 表1轴承钢的化学成分(wt% ) CSiMnCrPSMoNiCuMg实施例10. 980. 250. 371. 490. 0080. 0120. 020. 040. 060.0012-0. 0020对比例20. 980. 240. 331. 500. 010. 0070. 020. 060. 110.0001-0. 0008 表2VD处理时的炉渣成分(wt% ) CaOMgOSi02A1203实施例143921165<table>table see original document page 6</column></row><table> 轴承钢在钢包精炼(LF)炉冶炼结束后，改变真空脱气(VD)炉精炼渣的成分，采用的精炼渣成分参见表1，在温度为1550°C ，真空压为64Pa的工艺参数下进行冶炼，冶炼时间为15分钟。 为了对比不同炉渣冶炼对轴承钢中碳化物形态的影B向，将本实施例所制备的材样，通过化学分析法测定钢中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制轴承钢中碳化物形态的方法，轴承钢在钢包精炼炉冶炼结束后，改变真空脱气炉精炼渣的成分，采用的精炼渣成分为ＣａＯ　４１～４９ｗｔ％、ＭｇＯ　６～１５ｗｔ％、ＳｉＯ↓［２］１７～２６ｗｔ％、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］１１～２０ｗｔ％、Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］，在温度为１５２０～１５７０℃，真空压为３０～１００Ｐａ的工艺参数下进行冶炼，冶炼时间为１０～１５分钟。

【技术特征摘要】
一种控制轴承钢中碳化物形态的方法，轴承钢在钢包精炼炉冶炼结束后，改变真空脱气炉精炼渣的成分，采用的精炼渣成分为CaO 41～49wt％、MgO 6～15wt％、Si...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆青林，裘旭迪，李铮，陈家昶，郑少波，张建平，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]