[发明专利]改进型轴承钢

说明书

本发明技术领域

本发明涉及一种轴承钢。本发明还涉及由轴承钢制造的轴承。

背景

轴承，例如滚子轴承(roller bearing)和滚珠轴承(ball bearing)，在使用过程中承受高负荷。因此，轴承应该具有高疲劳强度，并且此外，具有高硬度。

已知的是，高含量碳的钢具有高硬度，但是存在该钢具有低疲劳强度的问题。

发明简述

本发明的一个目的是提供具有改进的疲劳强度(fatigue strength)的轴承钢。本发明另一个目的是提供由根据本发明的轴承钢制造的轴承。

根据本发明的第一个方面，通过一种轴承钢来实现其目的，该轴承钢包括至少0.6重量%的碳、0.007重量%或者更少的磷(phosphorous)和任选地，其它合金元素(一种或多种)，余量为铁。

可以理解的是，除铁之外，该余量可以包括杂质。该杂质可以为通常存在于铁或钢中的杂质和微量元素。因此，该轴承钢可以包括至少0.6重量%的碳、0.007重量%或者更少的磷和任选地，其它合金元素(一种或多种)，余量为铁或铁和杂质。

所包括的杂质的含量为0.5重量%或者更少，优选0.425重量%或者更少。示例性的杂质可以为，例如Cu、As、Sn、Sb、Pb、Ti或者O，或者它们的组合。低含量的杂质，例如Ti和O，导致低含量的硬的非金属夹杂物(hard non-metallic inclusion)，其与低含量的具有在奥氏体晶界(austenite grain boudary)聚集趋势的其它元素结合，使得该轴承钢具有高疲劳强度。具体地，根据本发明的低含量的磷和低含量的杂质结合，从而生成具有高疲劳强度的轴承钢。

该铁基本为纯铁，即基本不含杂质。

根据本发明的碳量使钢具有适用于轴承的高硬度。根据本发明的磷量生成具有高疲劳强度的轴承钢。

该轴承钢可具有的磷含量为0.007重量%以下，优选0.003～0.007重量%，例如0.004～0.006重量%。在炼钢厂(steelwork)可以有效地制造具有该含量磷的钢，并且该钢具有高疲劳强度。磷含量小于0.003重量%可能难于制造和制造成本高，而大于0.007重量%含量不会产生所需的高疲劳强度。

本发明的优点是低含量的磷结合一定含量的碳产生具有高疲劳强度的轴承钢。

轴承钢中的碳含量可以为0.6～1.5重量%，例如0.7～1.3重量%，或者0.7～1.1重量%，碳含量优选为0.7～1.2重量%，更优选0.8～1.1重量%。例如，其含量可以为0.9～1.0重量%。这些碳含量使得轴承钢具有理想的性质，例如高硬度。甚至例如在0.9～1.1重量%这么高的碳含量下，当和含量为0.007重量%或者更少的磷组合时，该轴承钢具有高疲劳强度。

因此，可以将该轴承钢视为高碳钢或者超高碳钢。

该轴承钢还可以包含硫(S)，含量为0.02重量%或者更少。硫含量可以为0.0001～0.02重量%，如0.0001～0.016重量%，或者0.0001～0.011重量%。根据本发明的一个实施方式，硫含量为0.0001～0.002重量%，如0.0001～0.001重量%，例如0.0001～0.0002重量%。如此低的硫含量使得轴承钢具有高疲劳强度。根据本发明另一个实施方式，硫含量可以为0.002～0.02重量%，如0.002～0.013重量%，例如0.003～0.012重量%、0.005～0.012重量%或0.007～0.011重量%。即使在如此高的硫含量下，和如此高的硫含量结合根据本发明的高碳含量和磷含量下，轴承钢仍然具有高疲劳强度。

轴承钢还可以包含总量为0.02重量%或者更少的硫和磷。该硫和磷的总量产生具有高疲劳强度的轴承钢。

轴承钢还可以包含作为合金元素的铝，其含量为0.01重量%或者更多。铝含量优选为0.015重量%或者更多，或者更优选0.02重量%或者更多。最大铝含量可以为0.05重量%。因此，轴承钢中的铝含量可以为0.015～0.05重量%。

轴承钢还可以包含钼(Mo)，其含量为0.1～0.7重量%，优选0.3～0.7重量%，并且最优选0.5～0.7重量%，例如0.51～0.6重量%。该钼含量可以导致具有高疲劳强度的硬轴承钢。此外，该钼含量可对于具有贝氏体结构的轴承钢的制造是有效的。

轴承钢可以具有贝氏体结构或者为贝氏体硬化(淬火)的。可以理解的是，该轴承钢也可以包括除贝氏体结构外的其他结构。优选该轴承钢中超过50%具有贝氏体结构，例如该轴承钢中的50～90%具有贝氏体结构。