[发明专利]一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢及其制备方法

说明书

本发明公开一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢及其制备方法：C 0.13％～0.30％；Si 0.05％‑0.2％；Mn 0.02％‑0.1％；Cr 13.6％‑16.80％；Ni 2.1％‑4.0％；Co 12.5％‑17％；Mo 5％‑6％；W 0.7％‑2.5％；Nb+V 0.7％‑1.2％；P+S+Ti≤0.025％，且Ti≤0.0012％；O≤0.0007％；N+H≤0.0015％，且N≤0.0014％；Al 0.05％‑0.08％；Ce 0.005％‑0.015％；La 0.005％‑0.02％；Y0.01％‑0.03％，其它元素为Fe。其制备工艺路线为钢水初炼‑AOD精炼‑LF精炼‑IC浇铸‑VIM熔炼‑ESR电渣重熔‑VAR真空自耗重熔。本发明与现有技术性相比，生产成本更低，低碳不锈轴承钢的强韧性更好，疲劳寿命更高，且氧、氮杂质含量极低。

技术领域

本发明属涉及金属冶炼技术领域，更具体地说，涉及一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢及其制备方法。

背景技术

不锈轴承材料广泛应用于航天、航空、核工业以及高新技术产品中，因而，不秀轴承材料不仅要具有良好的耐腐蚀性能，还需具备高的韧性、高的高温硬度以及高的接触疲劳寿命等。而现有技术中的不锈轴承钢一般具有高的碳含量和高的铬含量，所以它不可避免地会产生大块的共晶碳化物，在实际使用过程中，当轴承承受较大载荷时，易在共晶碳化物处造成应力集中而产生疲劳裂纹源，使轴承的使用性能和接触疲劳寿命受到损害。

经检索，申请号为202010199297.4的中国发明专利公开了一种含氮的不锈轴承钢，其各组元的百分含量为C 0.25～0.35％，Si 0.5～1.0％，Mn 0.5～1％，Cr 14～16％，Mo 0.85～1.1％，V 0.1～0.18，N 0.3～0.5，稀土元素0.005～0.05％，Ni≤0.5％，P≤0.01％，S≤0.002％。虽然该专利中碳含量较低，但是由于其含有较高的氮，因而导致后续在冶炼过程中，使得钢中的氧含量较高，纯净度较差，同样不利于轴承寿命的提高。又如，申请号为202010694806.0、201611097136.4的中国发明专利均公开了不锈轴承钢的成分，且碳含量较低，但是均为含氮的不锈轴承钢，因此同样不能进行真空处理，钢中氧含量、夹杂物含量较高。

此外，申请号为201610013209.0的中国发明专利公开了高碳高强韧钨钼复合二次硬化不锈轴承钢及制备方法，其成分为C 0.20-0.40％，Cr 10.0-14.0％，Ni 2.0-8.0，Mo1.0-5.0％，W 0-2.0％，Co 10-16％，V 0-0.6％，Nb 0-0.2％，Si≤0.5％，Mn≤0.5％，S≤0.01％，P≤0.01％，其余为Fe及其他不可避免的杂质元素和稀土元素。但是由于该成分中不含Al，或者含有较低含量的杂质铝(≤0.02％)无法有效降低钢中的氧含量,如果不含有铝，钢中单纯的加入稀土起不到对夹杂物变形的作用，而即使含有0.02％的杂质铝，由于较低的稀土含量(0.006％)也不足以使夹杂物有效变性。特别是该申请案中并未对钛含量进行专门的控制，残余的钛含量最高可达0.02％，与N形成的氮化钛夹杂严重影响轴承的寿命，而即使普通的轴承钢钛含量也不超过0.003％。此外，钢中的碳含量较高、Cr含量较低，而这是影响轴承钢不锈性能的最重要指标，因此，轴承钢耐蚀性较差。制备工艺采取真空感应+真空自耗重熔或电渣重熔的双联工艺。采用真空感应+真空自耗重熔，无法向电渣重熔那样有效的吸附钢中的夹杂物；而采用真空感应+电渣重熔，虽然电渣重熔可以吸附夹杂物，但是无法有效降低钢中的氮、氢含量。因此，该申请案的关键成分设计及生产工艺不能确保获得超纯的不锈轴承钢。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种低成本超纯高强韧性低碳不锈轴承钢，通过优化元素选择及采用合理的制备工艺，制备出超纯的低碳不锈轴承钢，确保其具备高强韧性、高耐腐蚀、高的疲劳寿命等特点。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：