[发明专利]轴承钢

说明书

技术领域

本发明涉及钢和轴承的领域。更具体地，本发明涉及新型轴承钢组合物(steel composition)和形成轴承的方法。

背景技术

轴承是允许两个部件之间进行受限相对运动的装置。滚动零件轴承包含内滚道和外滚道以及大量设置在它们之间的滚动零件(滚珠或滚柱)。对于长期可靠性和性能而言，重要的是不同零件对滚动接触疲劳、磨损和蠕变具有高的耐受性。

取决于所需的钢产品应用，现代钢使用铁和合金元素的各种组合而制造。铬是常用的合金元素，用于抗蚀和抗锈。不锈钢和外科不锈钢包含最小量为10％的铬。

不锈钢组合物的一个实例是N360该钢包含0.30重量％碳(C)、0.60重量％硅(Si)、0.40重量％锰(Mn)、15.00重量％铬(Cr)、1.00重量％钼(Mo)和0.40重量％氮(N)。该钢是抗腐蚀的、马氏体硬化的不锈钢，其显示了高硬度和抗压强度。

N360钢使用高压电渣重熔(P-ESR)方法而制造。在P-ESR方法中，自耗电极在保护气氛下浸入水冷模具中的炉渣池中。电流(通常为AC)流经炉渣、电极和形成的钢锭之间，并且使炉渣过热从而由电极熔融成金属液滴。金属液滴经过炉渣至水冷模具的底部，它们在此处进行凝固。当钢锭形成时，炉渣池向上移动。精炼材料的新钢锭从模具的底部起缓慢形成。所形成的钢锭是均匀的且克服了与传统铸造钢锭在从外部向内凝固时的核心缺陷相关的问题。

用于制造N360的保护气氛包括氮以增加所制造的钢的氮含量。固态氮-轴承添加剂也加入熔融体中。氮作为增强钢性能的廉价合金元素是有吸引力的。由于再熔化期间液相中的金属液滴的保压时间非常短，经由气相的氮的混入(pick-up)是最小量的，但是体系中的高压抑制了氮从引入在熔融钢中的添加剂中逃逸出来。

多种缺陷，例如树年轮图案和斑点的形成，可能会在再熔融的钢锭中发生。另外，来自电极的树枝状骨架(skeleton)或小碎片可能将在钢锭中产生结构缺陷。该过程不能用在偏析-敏感合金(segregation-sensitive alloy)上，该偏析-敏感合金在通过杂散磁场熔融时会不期望地被搅动。为了避免杂散磁场的效应，一般将熔炉设计为同轴的，这限制了可以制造的钢的尺寸和形状。

本发明的目的是提供可选的钢组合物，提供可选的制造该组合物的方法，以及克服或至少减轻与现有技术相关的一些问题。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了轴承钢组合物，其包含：

碳    约0.4至约0.8重量％；

氮    约0.1至约0.2重量％；

铬    约12至约18重量％；

钼    约0.7至约1.3重量％；

硅    约0.3至约1重量％；

锰    约0.2至约0.8重量％；以及

铁    约78至约86.3重量％。

优选地，铁和不可避免的杂质一起形成了组合物的余量。

根据第二方面，本发明提供了由本文所述的组合物所形成的轴承构件。

根据第三方面，本发明提供了包含根据本发明的轴承构件的轴承。

根据第四方面，本发明提供了形成钢轴承构件的方法。该方法包括以下步骤：提供根据本发明的粉末化的钢组合物以及使其经历热等静压以形成构件。现在将参考附图通过实施例进一步对本发明进行说明，其中：

图1示出了本发明方法的实施方案的示意图。

图2示出了在本发明方法的一实施方案中的步骤的流程图。

图3示出了本发明组合物的相图，该组合物具有变化的碳含量和恒定的0.15重量％的氮含量。

现在将对本发明进一步进行说明。在以下段落中将更详细地对本发明的不同方面/实施方案进行说明。如此说明的每个方面/实施方案可以组合一个或多个另外的方面/实施方案，除非另有清楚的说明。特别地，表示为优选的或有利的任意特征可以组合表示为优选的或有利的任意其他一种或多种特征。

轴承钢组合物的氮含量为0.1至0.2重量％，优选为0.11至0.18重量％以及更优选为0.13至0.17重量％。氮含量用于增加钢制品的硬度。然而，在高温时钢加工期间奥氏体中的氮浓度取决于铬、锰和钼浓度，因此难以将更多的氮引入组合物中，除非增加这些合金元素的含量。额外地，借由高压冶金(pressure metallurgy)可以增加氮溶解度。