[发明专利]一种高碳铬超洁净轴承钢及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高碳铬超洁净轴承钢及其制备方法，属于轴承用钢技术领域，所述钢种的化学成分，按质量百分含量计，包括：C：0.95～1.05％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.25～0.45％、Cr：1.40～1.60％、Mo：0.10～0.30％、Al：0.03～0.05％、Mg：0.002％～0.003％，P≤0.020％、S≤0.030％、O≤8×10^‑4％，H≤1.5×10^‑4％，Pb≤0.002％、As≤0.04％、As+Sn+Sb≤0.075％、其余为Fe和其他不可避免的杂质元素；所述制备方法极大地保证了钢材的洁净度，其中连铸工艺采用射钉实验和模拟相结合对凝固末端进行预测，降低了铸坯中心疏松和中心裂纹发生率，实现了无缺陷铸坯生产。该发明向高碳钢中加入Mo和少量Mg、Al元素，提高了钢材的洁净度、表面硬度、耐磨性和疲劳强度，延长轴承钢的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种高碳铬超洁净轴承钢及其制备方法，属于轴承用钢技术领域。

背景技术

随着我国工程机械行业和交通运输业的不断发展，轴承钢作为一种制造轴承套圈和滚珠的重要材料引起重视，对其机械性能要求越来越高。影响轴承钢寿命的最普遍的一个原因是接触疲劳，而轴承钢组织的均匀性，碳化物的含量及形状，夹杂物的大小、含量和分布以及淬透性等都是引起轴承钢接触疲劳产生裂纹的原因。

高碳铬轴承钢是轴承钢中有一个大的种类，为制造轴承和轴承零件的最常用钢种。目前国内高碳铬轴承钢牌号中GCr15、GCr15SiMn、GCr15SiMo、 GCr18Mo均为全淬透性钢，具有高的接触疲劳和耐磨性能，其中，GCr15SiMo 在GCr15基础上增加含硅量和钼的含量，用于制造大尺寸范围的滚动轴承套圈及钢球、滚柱等。但是GCr15SiMo中硅的质量百分含量为0.65～0.85％，钼的质量百分含量为0.30～0.40％，其中钼含量过高导致材料成本增加，Si的高含量会提高对钢的脆化效果，影响材料的综合性能。

本申请提供了一种高碳铬超洁净轴承钢，在降低硅和钼含量的同时保证了材料具有高淬透性、耐磨性好以及疲劳强度高等综合性能，并且本发明的超洁净轴承钢的制备方法极大地提高了钢材的洁净度，进而延长了轴承钢的使用寿命。

发明内容

基于上述不足，本发明的目的在于，提供了一种高碳铬超洁净轴承钢及其制备方法，该轴承钢相对成本低、洁净度高、耐疲劳强度高。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：一种高碳铬超洁净轴承钢，所述钢种的化学成分，按质量百分含量计，包括：C：0.95～1.05％、Si： 0.15～0.35％、Mn：0.25～0.45％、Cr：1.40～1.60％、Mo：0.10～0.3％、Al：0.03～ 0.05％、Mg：0.002％～0.003％，P≤0.020％、S≤0.030％、O≤8×10^-4％，H≤1.5×10^-4％， Pb≤0.002％、As≤0.04％、As+Sn+Sb≤0.075％、其余为Fe和其他不可避免的杂质元素；

本申请钢种Si含量的设计原因：硅元素在合金钢奥氏体化过程中能够固溶，通过固溶强化机制来提高钢的强度和硬度，不影响钢的韧塑性；并且硅在钢锭冶炼过程中不仅是较好的脱氧剂，而且还能提高钢液的流动性，提高钢锭成分的均匀性，但是过量的硅元素会表现为脆化元素的作用并且随着硅元素含量的升高对钢的脆化效果越显著。因此，试验钢成分设计中硅含量最高取为0.35％。

Al的作用：铝在钢中的主要作用是细化晶粒、固定钢中的氮，从而显著提高钢的冲击韧性，降低冷脆倾向和时效倾向性。

铝作为脱氧剂或合金化元素加入钢中，铝脱氧能力比硅、锰强得多。铝还能改善钢的耐蚀性、耐磨性、耐高温和低温性能；提高了钢的冲击韧性、疲劳强度、塑性和焊接性能；增加了钢的冷镦性、防震性、硬度和接触持久强度。向铬钼钢中添加Al可增加其耐磨性。