[发明专利]一种风电轴承用中碳硼微合金化钢的制备方法

说明书

技术领域 本发明属于钢铁材料热处理技术领域，特别涉及一种合金钢及其制备方法。

背景技术 随着世界范围内能源危机和环境污染的进一步加剧，风能作为一种清洁可再生能源已经成为各国关注的焦点。我国所拥有的风能储量及可开发量居世界首位，风力发电已被列为国家能源发展的国策，因此风电机组的国产化非常重要。由于风电机组被安装在几十、甚至上百米的高空中，且风场往往处于高山、沿海等气温和环境差异很大的区域，造成风电机组中轴承的工作环境非常恶劣。风电厂家因此提出了对风电轴承20年服役寿命的要求。我国关于风力发电机轴承最新的标准JB/T10705-2007中提出了偏航、变桨轴承套圈一般采用42CrMo制造，也可以采用性能相当或更优的其他材料，对其低温冲击功的要求是-20℃下A_kV不小于27J。

现在国内风场中安装的风力发电机组还主要为2.0MW及以下的小功率机组，其中偏航、变桨轴承套圈均采用42CrMo钢。随着对风力发电需求量的增加，大功率(5MW及以上)风电机组的开发就越为重要，而其中大功率风电轴承用钢也成为限制我国风电机组大型化的壁垒。随着单座装机容量的提高，偏航、变桨轴承套圈的壁厚也随之增加，这就对套圈用钢的淬透性提出了高的要求。经过验证，42CrMo钢的淬透性无法满足大功率风电机组用轴承套圈的要求。现在，国内尚无用于风电偏航、变桨轴承套圈的专用钢材，标准JB/T10705-2007中指出：“也可以采用性能相当或更优的其他材料”，说明风电偏航、变桨轴承套圈用钢并未限制为42CrMo钢，因此，新钢种的开发逐渐受到重视。

专利公告号CN101230441B，名称为“耐低温冲击的风电变桨、偏航轴承套圈用42CrMoVNb钢”的中国发明专利，该42CrMoVNb钢的组分和含量为：C：0.42～0.45、Si：0.15～0.30、Mn：0.60～0.90、Cr：0.90～1.20、Mo：0.15～0.30、Ni：0.35～0.60、V：0.08～0.15、Nb：0.03～0.06、Cu≦0.20、S：≦0.015、P：≦0.015、[O]:≦20ppm、[H]：≦2.0ppm，其余为Fe和正常的杂质。该发明提供了一种可用于风电偏航、变桨轴承用钢，但是添加了Ni、Nb等高价格合金元素，大幅度提高轴承的成本，同时其[O]含量控制范围较宽，容易使不同炉次冶炼钢材性能出现大幅度波动。专利公告号CN101994062A，名称为“风电轴承钢”的中国发明专利，该专利中发明公开了一种新的风电轴承钢，组分和含量为：C：0.40～0.48、Si：0.17～0.45、Mn：0.50～0.80、Cr：0.90～1.20、Mo：0.20～0.30、Ni：0.50～1.20、V：≦0.1、Al：0.015～0.04、Cu≦0.30、S：≦0.010、P：≦0.015、[O]:≦15ppm、[H]：≦1.5ppm，其余为Fe和正常的杂质。该发明提供的新型风电轴承钢，在42CrMo的基础上添加了Ni这一高价格合金元素，使得最终轴承的成本也较高，且也存在[O]含量控制范围较宽的问题。

发明内容 本发明提出了一种风电轴承用中碳硼微合金化钢及其制备方法。本发明是在42CrMo的基础上添加了微量B合金元素以提高材料的淬透性，同时适量提高了碳C、锰Mn、硅Si等合金元素含量以提高材料的强度，得到了一种低成本且性能完全满足要求的风电轴承用钢。

本发明的技术方案如下：

一种风电轴承用中碳硼微合金化钢，它的化学成分重量百分比为：C：0.40～0.50、Mn：0.90～1.20、Mo：0.25～0.35、Cr：0.90～1.20、Si：0.30～0.60、Al_酸溶≧0.035、B：0.0008～0.003、N：≦0.0045、O：≦0.0008、H：≦0.00015、 S：≦0.010、P：≦0.015，其余为Fe和正常杂质。

上述风电轴承用中碳硼微合金化钢的制备方法：

(1)将上述化学成分的钢水采用常规转炉炉外精炼和真空脱气处理，通过保护浇铸工艺获得纯净钢坯，将钢坯进行热塑性加工、退火、热碾环加工成轴承；

(2)轴承的最终热处理工艺为：奥氏体化温度850～880℃，保温时间按照0.5分钟/mm计算，油淬后高温回火，回火温度550～650℃，保温时间按照工件厚度不同为1～2小时，回火后油冷至室温。