[发明专利]一种渗碳轴承钢及其制备方法

说明书

本发明涉及轴承钢的组织细化与均匀化技术领域，尤其涉及一种渗碳轴承钢及其制备方法。本发明的渗碳轴承钢包括：0.18～0.24wt％C、0.4～0.6wt％Cr、0.20～0.40wt％Si、0.40～0.70wt％Mn、1.6～2.2wt％Ni、0.15～0.35wt％Mo、0.001～0.01wt％S、0.001～0.015wt％P、0～0.20wt％Nb、0～0.20wt％V和余量的铁；所述Nb和V的含量不同时为0。本发明添加适量的Nb和V，配合其他元素，可以细化晶粒尺寸、抑制渗碳过程中钢中出现大颗粒碳化物和提高钢铁材料的组织均匀性，进而提高渗碳轴承钢的接触疲劳寿命。

技术领域

本发明涉及轴承钢的组织细化与均匀化技术领域，尤其涉及一种渗碳轴承钢及其制备方法。

背景技术

轴承几乎是所有传动装置必不可少的关键基础件，其疲劳寿命高低决定着机器与装备使用寿命的长短和可靠性。目前在抗冲击和长寿命轴承领域国内外普遍使用的渗碳轴承钢，如G20CrNiMo、G20CrNi2Mo、G20Cr2Ni4Mo等民用轴承钢和M50NiL、CSS～42L等军用轴承钢，接触疲劳寿命和疲劳强度普遍比较低，无法满足高端装备长寿命与高可靠性要求。

为了提高轴承钢的疲劳寿命，国内外开展了大量提高轴承钢接触疲劳寿命的研究。主要是通过降低轴承钢中夹杂物含量、减小轴承钢中夹杂物尺寸、控制轴承钢中夹杂物类型与分布。经过跨世纪的近30年发展，目前炉外精炼渗碳轴承钢G20CrNi2Mo的疲劳寿命一直停留在L₁₀≥4～6×10⁷次，而没有取得更大进展，无法满足高端装备长寿命和高可靠性要求。可见通过炉外精炼工艺，进一步降低氧含量和减小夹杂物尺寸与含量，不仅大幅度增加成本和降低生产率，也无法再取得接触疲劳寿命的大幅度提升。因此如铁路、盾构、机床等高端轴承需要使用价格昂贵的、接触疲劳寿命比较高的电渣和双真空G20CrNi2Mo(L₁₀≥5.0×10⁷次)轴承钢。但电渣轴承钢与双真空轴承钢不仅不能满足产量要求，同时成本也大幅度提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种渗碳轴承钢，无需依赖电渣和双真空，仅利用微合金化元素便可提高渗碳轴承钢的接触疲劳寿命，满足高端装备轴承钢对长寿命、高可靠性和低成本等综合性能需求。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种渗碳轴承钢，包括以下含量的元素：0.18～0.24wt％C、0.4～0.6wt％Cr、0.20～0.40wt％Si、0.40～0.70wt％Mn、1.6～2.2wt％Ni、0.15～0.35wt％Mo、0.001～0.01wt％S、0.001～0.015wt％P、0～0.20wt％Nb、0～0.20wt％V和余量的铁；所述Nb和V的含量不同时为0。

优选的，所述Nb和V的总量小于0.3wt％。

本发明提供了上述方案所述渗碳轴承钢的制备方法，包括以下步骤：

将渗碳轴承钢的制备原料进行冶炼，得到钢锭；所述钢锭的化学组成对应上述方案所述渗碳轴承钢的化学组成；

将所述钢锭进行均匀化处理后，加工成棒材；

将所述棒材依次进行渗碳处理、淬火和退火，得到渗碳轴承钢。

优选的，所述冶炼的方式为电渣冶炼、双真空冶炼、炉外精炼或真空感应炉冶炼。

优选的，所述均匀化处理的温度为1100～1250℃，保温时间为2～6小时。

优选的，所述渗碳处理的温度为930℃±10℃，保温时间为6～12小时。

优选的，所述淬火的温度为820℃±10℃，保温时间为0.5～2小时，所述淬火的冷却方式为油淬至室温。