CN104195456A - 一种高耐磨轴承的专用钢材及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高耐磨轴承的专用钢材,其坯料的化学成分的质量百分比为:C:0.21-0.23%,Si:0.07-0.09%,Mn:0.66-0.68%,Ni:0.83-0.85%,Cr:9.1-9.3%,Mo:0.55-0.57%,V:0.13-0.15%,Nb:0.11-0.13%,Cu:0.01-0.03%,Ti:0.19-0.21%,B:0.05-0.07%,S≤0.025%,P≤0.015%,稀土金属:0.12-0.14%,余量为Fe;其中,稀土金属的化学成分质量百分比为:铈:2-4%,钕:11-13%,钆:3-5%,镥:4-6%,镝:5-7%,铕:1-3%,铒:8-10%,余量为镧;本发明还公开了一种高耐磨轴承的加工工艺,包括锻造、退火、回火、车加工、渗碳和热处理;本发明产品具有加工尺寸精度高,产品内在质量稳定,性能优异,使用寿命长,可靠性高的特点。
Description
技术领域
本发明属于机械传动技术领域,涉及一种高耐磨轴承的专用钢材,具体地说是一种高耐磨轴承的专用钢材及其加工工艺。
背景技术
轴承是当代机械设备中一种举足轻重的零部件,它在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的作用,当其它机件在轴上彼此产生相对运动时,用来降低动力传递过程中的摩擦系数和保持轴中心位置固定的机件,它的主要功能是支撑机械旋转体,用以降低设备在传动过程中的机械载荷摩擦系数。
目前在我国,轴承行业生产集中度较低,且研发和创新能力低,由于大多数企业在创新体系的建设和运行、研发和创新的资金投入、人才开发等方面仍处于低水平,加上面向行业服务的科研院所走向企业化,国家已没有对行业共性技术研究的投入,从而削弱了面向行业进行研发的功能。
同时,制造技术水平低也是我国轴承行业面临的主要问题之一,我国轴承工业制造工艺和工艺装备技术发展缓慢,车加工数控率低,磨加工自动化水平低,尤其是对轴承寿命和可靠性至关重要的先进热处理工艺和装备,如控制气氛保护加热、双细化、贝氏体淬火等覆盖率低,许多技术难题攻关未能取得突破。轴承钢新钢种的研发,钢材质量的提高,润滑、冷却、清洗和磨料磨具等相关技术的研发,尚不能适应轴承产品水平和质量提高的要求。因而造成工序能力指数低,一致性差,产品加工尺寸离散度大,产品内在质量不稳定而影响轴承的精度、性能、寿命和可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服现有技术的缺点,提供一种高耐磨轴承的专用钢材及其加工工艺,具有加工尺寸精度高,产品内在质量稳定,性能优异,使用寿命长,可靠性高的特点。
为了解决以上技术问题,本发明提供一种高耐磨轴承的专用钢材,其坯料的化学成分的质量百分比为:C:0.21-0.23%,Si:0.07-0.09%,Mn:0.66-0.68%,Ni:0.83-0.85%,Cr:9.1-9.3%,Mo:0.55-0.57%,V:0.13-0.15%,Nb:0.11-0.13%,Cu:0.01-0.03%,Ti:0.19-0.21%,B:0.05-0.07%,S≤0.025%,P≤0.015%,稀土金属:0.12-0.14%,余量为Fe。
其中,稀土金属的化学成分质量百分比为:铈:2-4%,钕:11-13%,钆:3-5%,镥:4-6%,镝:5-7%,铕:1-3%,铒:8-10%,余量为镧。
本发明进一步限定的技术方案是:提供一种高耐磨轴承的专用钢材,其坯料的化学成分的质量百分比为:C:0.21%,Si:0.07%,Mn:0.66%,Ni:0.83%,Cr:9.1%,Mo:0.55%,V:0.13%,Nb:0.11%,Cu:0.01%,Ti:0.19%,B:0.05%,S:0.025%,P:0.015%,稀土金属:0.12%,余量为Fe;
其中,稀土金属的化学成分质量百分比为:铈:4%,钕:13%,钆:5%,镥:6%,镝:7%,铕:3%,铒:10%,余量为镧。
还提供一种高耐磨轴承的专用钢材,其坯料的化学成分的质量百分比为:C:0.23%,Si:0.09%,Mn:0.68%,Ni:0.85%,Cr:9.3%,Mo:0.57%,V:0.15%,Nb:0.13%,Cu:0.03%,Ti:0.21%,B:0.07%,S:0.02%,P:0.01%,稀土金属:0.14%,余量为Fe;
其中,稀土金属的化学成分质量百分比为:铈:2%,钕:11%,钆:3%,镥:4%,镝:5%,铕:1%,铒:8%,余量为镧。
还提供一种高耐磨轴承的专用钢材,其坯料的化学成分的质量百分比为:C:0.22%,Si:0.08%,Mn:0.67%,Ni:0.84%,Cr:9.2%,Mo:0.56%,V:0.14%,Nb:0.12%,Cu:0.02%,Ti:0.20%,B:0.06%,S:0.022%,P:0.013%,稀土金属:0.13%,余量为Fe;
其中,稀土金属的化学成分质量百分比为:铈:3%,钕:12%,钆:4%,镥:5%,镝:6%,铕:2%,铒:9%,余量为镧。
本发明提供一种高耐磨轴承的加工工艺,包括锻造、退火、回火、车加工、渗碳和热处理:
锻造工序:将工件坯料保持在830-850℃下,进行自由锻,时间为16-18分钟;
退火工序:热锻后,在785-795℃保温10-12分钟,然后炉冷至235-245℃后保温6-8分钟,最后冷却至室温;
回火工序:回火温度715-725℃,到温后保温8-10min,然后空冷至室温;
车加工工序:将冷却后的坯料,采用数控车床加工成圆柱形粗料;
渗碳工序:将粗料置入具有活性渗碳介质中,加热到935-945℃,保温15-17分钟;
热处理工序:热处理温度965-975℃,到温后保温5-7分钟,然后采用水冷以1-3℃/s的冷却速率将粗料冷却至室温。
本发明提供一种高耐磨轴承的加工工艺,包括锻造、退火、回火、车加工、渗碳和热处理:
锻造工序:将工件坯料保持在830℃下,进行自由锻,时间为18分钟;
退火工序:热锻后,在785℃保温12分钟,然后炉冷至235℃后保温8分钟,最后冷却至室温;
回火工序:回火温度715℃,到温后保温10min,然后空冷至室温;
车加工工序:将冷却后的坯料,采用数控车床加工成圆柱形粗料;
渗碳工序:将粗料置入具有活性渗碳介质中,加热到935℃,保温17分钟;
热处理工序:热处理温度965℃,到温后保温7分钟,然后采用水冷以1℃/s的冷却速率将粗料冷却至室温。
本发明提供一种高耐磨轴承的加工工艺,包括锻造、退火、回火、车加工、渗碳和热处理:
锻造工序:将工件坯料保持在850℃下,进行自由锻,时间为16分钟;
退火工序:热锻后,在795℃保温10分钟,然后炉冷至245℃后保温6分钟,最后冷却至室温;
回火工序:回火温度725℃,到温后保温8min,然后空冷至室温;
车加工工序:将冷却后的坯料,采用数控车床加工成圆柱形粗料;
渗碳工序:将粗料置入具有活性渗碳介质中,加热到945℃,保温15分钟;
热处理工序:热处理温度975℃,到温后保温5分钟,然后采用水冷以3℃/s的冷却速率将粗料冷却至室温。
本发明提供一种高耐磨轴承的加工工艺,包括锻造、退火、回火、车加工、渗碳和热处理:
锻造工序:将工件坯料保持在840℃下,进行自由锻,时间为17分钟;
退火工序:热锻后,在790℃保温11分钟,然后炉冷至240℃后保温7分钟,最后冷却至室温;
回火工序:回火温度720℃,到温后保温9min,然后空冷至室温;
车加工工序:将冷却后的坯料,采用数控车床加工成圆柱形粗料;
渗碳工序:将粗料置入具有活性渗碳介质中,加热到940℃,保温16分钟;
热处理工序:热处理温度970℃,到温后保温6分钟,然后采用水冷以2℃/s的冷却速率将粗料冷却至室温。
本发明的有益效果是:
本发明的成分中的Cr会导致碳及合金元素的严重偏析,轴承会出现共晶碳化物,从而降低轴承的冲击韧度;本发明通过加入稀土金属,可有效减弱轴承的合金元素偏析现象,可大幅度提高轴承的冲击韧度。
本发明的退火工序在热锻后不立即冷却,而是在785-795℃保温10-12分钟,然后炉冷后保温,最后冷却至室温;这样使奥氏体在这个温度下进行等温转变,形成珠光体,奥氏体能在较短时间内完成球光体转变,避免形成马氏体,导致钢***,从而使轴承硬度达到理想效果,不至于硬度过高或过低。
本发明的轴承由于合金元素的作用,碳及合金元素的严重偏析,轴承会出现共晶碳化物,从而降低轴承的冲击韧度;本发明通过一次回火及温度控制,从而使轴承的合金元素偏析现象明显减弱,可大幅度提高轴承的冲击韧度。
回火处理使轴承各方向组织细小均匀;可进一步减小表面和心部的温度之差,从而使表面至心部性能趋于一致;回火后冷却,可以使组织更为均匀稳定,极少出现气孔及沙眼,保证了轴承的抗腐蚀性能,起到了意想不到的技术效果。
本发明通过表面强化热处理可以细化晶粒,同时提高轴承的韧性,可以减轻或消除带状组织等缺陷,提高轴承整体冲击性能,使轴承组织更为均匀稳定,极少出现气孔及沙眼,且获得较好的综合力学性能和抗腐蚀性能。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种高耐磨轴承的专用钢材,其坯料的化学成分的质量百分比为:C:0.21%,Si:0.07%,Mn:0.66%,Ni:0.83%,Cr:9.1%,Mo:0.55%,V:0.13%,Nb:0.11%,Cu:0.01%,Ti:0.19%,B:0.05%,S:0.025%,P:0.015%,稀土金属:0.12%,余量为Fe;
其中,稀土金属的化学成分质量百分比为:铈:4%,钕:13%,钆:5%,镥:6%,镝:7%,铕:3%,铒:10%,余量为镧。
本实施例还提供一种高耐磨轴承的加工工艺,包括锻造、退火、回火、车加工、渗碳和热处理:
锻造工序:将工件坯料保持在830℃下,进行自由锻,时间为18分钟;
退火工序:热锻后,在785℃保温12分钟,然后炉冷至235℃后保温8分钟,最后冷却至室温;
回火工序:回火温度715℃,到温后保温10min,然后空冷至室温;
车加工工序:将冷却后的坯料,采用数控车床加工成圆柱形粗料;
渗碳工序:将粗料置入具有活性渗碳介质中,加热到935℃,保温17分钟;
热处理工序:热处理温度965℃,到温后保温7分钟,然后采用水冷以1℃/s的冷却速率将粗料冷却至室温。
实施例2
本实施例提供一种高耐磨轴承的专用钢材,其坯料的化学成分的质量百分比为:C:0.23%,Si:0.09%,Mn:0.68%,Ni:0.85%,Cr:9.3%,Mo:0.57%,V:0.15%,Nb:0.13%,Cu:0.03%,Ti:0.21%,B:0.07%,S:0.02%,P:0.01%,稀土金属:0.14%,余量为Fe;
其中,稀土金属的化学成分质量百分比为:铈:2%,钕:11%,钆:3%,镥:4%,镝:5%,铕:1%,铒:8%,余量为镧。
本实施例还提供一种高耐磨轴承的加工工艺,包括锻造、退火、回火、车加工、渗碳和热处理:
锻造工序:将工件坯料保持在850℃下,进行自由锻,时间为16分钟;
退火工序:热锻后,在795℃保温10分钟,然后炉冷至245℃后保温6分钟,最后冷却至室温;
回火工序:回火温度725℃,到温后保温8min,然后空冷至室温;
车加工工序:将冷却后的坯料,采用数控车床加工成圆柱形粗料;
渗碳工序:将粗料置入具有活性渗碳介质中,加热到945℃,保温15分钟;
热处理工序:热处理温度975℃,到温后保温5分钟,然后采用水冷以3℃/s的冷却速率将粗料冷却至室温。
实施例3
本实施例提供一种高耐磨轴承的专用钢材,其坯料的化学成分的质量百分比为:C:0.22%,Si:0.08%,Mn:0.67%,Ni:0.84%,Cr:9.2%,Mo:0.56%,V:0.14%,Nb:0.12%,Cu:0.02%,Ti:0.20%,B:0.06%,S:0.022%,P:0.013%,稀土金属:0.13%,余量为Fe;
其中,稀土金属的化学成分质量百分比为:铈:3%,钕:12%,钆:4%,镥:5%,镝:6%,铕:2%,铒:9%,余量为镧。
本实施例还提供一种高耐磨轴承的加工工艺,包括锻造、退火、回火、车加工、渗碳和热处理:
锻造工序:将工件坯料保持在840℃下,进行自由锻,时间为17分钟;
退火工序:热锻后,在790℃保温11分钟,然后炉冷至240℃后保温7分钟,最后冷却至室温;
回火工序:回火温度720℃,到温后保温9min,然后空冷至室温;
车加工工序:将冷却后的坯料,采用数控车床加工成圆柱形粗料;
渗碳工序:将粗料置入具有活性渗碳介质中,加热到940℃,保温16分钟;
热处理工序:热处理温度970℃,到温后保温6分钟,然后采用水冷以2℃/s的冷却速率将粗料冷却至室温。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高耐磨轴承的专用钢材,其特征在于,其坯料的化学成分的质量百分比为:C:0.21-0.23%,Si:0.07-0.09%,Mn:0.66-0.68%,Ni:0.83-0.85%,Cr:9.1-9.3%,Mo:0.55-0.57%,V:0.13-0.15%,Nb:0.11-0.13%,Cu:0.01-0.03%,Ti:0.19-0.21%,B:0.05-0.07%,S≤0.025%,P≤0.015%,稀土金属:0.12-0.14%,余量为Fe。
2.如权利要求1所述的高耐磨轴承的专用钢材,其特征在于:所述稀土金属的化学成分质量百分比为:铈:2-4%,钕:11-13%,钆:3-5%,镥:4-6%,镝:5-7%,铕:1-3%,铒:8-10%,余量为镧。
3.如权利要求2所述的高耐磨轴承的专用钢材,其特征在于,其坯料的化学成分的质量百分比为:C:0.21%,Si:0.07%,Mn:0.66%,Ni:0.83%,Cr:9.1%,Mo:0.55%,V:0.13%,Nb:0.11%,Cu:0.01%,Ti:0.19%,B:0.05%,S:0.025%,P:0.015%,稀土金属:0.12%,余量为Fe;
所述稀土金属的化学成分质量百分比为:铈:4%,钕:13%,钆:5%,镥:6%,镝:7%,铕:3%,铒:10%,余量为镧。
4.如权利要求2所述的高耐磨轴承的专用钢材,其特征在于,其坯料的化学成分的质量百分比为:C:0.23%,Si:0.09%,Mn:0.68%,Ni:0.85%,Cr:9.3%,Mo:0.57%,V:0.15%,Nb:0.13%,Cu:0.03%,Ti:0.21%,B:0.07%,S:0.02%,P:0.01%,稀土金属:0.14%,余量为Fe;
所述稀土金属的化学成分质量百分比为:铈:2%,钕:11%,钆:3%,镥:4%,镝:5%,铕:1%,铒:8%,余量为镧。
5.如权利要求2所述的高耐磨轴承的专用钢材,其特征在于,其坯料的化学成分的质量百分比为:C:0.22%,Si:0.08%,Mn:0.67%,Ni:0.84%,Cr:9.2%,Mo:0.56%,V:0.14%,Nb:0.12%,Cu:0.02%,Ti:0.20%,B:0.06%,S:0.022%,P:0.013%,稀土金属:0.13%,余量为Fe;
所述稀土金属的化学成分质量百分比为:铈:3%,钕:12%,钆:4%,镥:5%,镝:6%,铕:2%,铒:9%,余量为镧。
6.如权利要求1或2所述的高耐磨轴承的加工工艺,包括锻造、退火、回火、车加工、渗碳和热处理,其特征在于:
所述锻造工序:将工件坯料保持在830-850℃下,进行自由锻,时间为16-18分钟;
所述退火工序:热锻后,在785-795℃保温10-12分钟,然后炉冷至235-245℃后保温6-8分钟,最后冷却至室温;
所述回火工序:回火温度715-725℃,到温后保温8-10min,然后空冷至室温;
所述车加工工序:将冷却后的坯料,采用数控车床加工成圆柱形粗料;
所述渗碳工序:将粗料置入具有活性渗碳介质中,加热到935-945℃,保温15-17分钟;
所述热处理工序:热处理温度965-975℃,到温后保温5-7分钟,然后采用水冷以1-3℃/s的冷却速率将粗料冷却至室温。
7.如权利要求6所述的高耐磨轴承的加工工艺,包括锻造、退火、回火、车加工、渗碳和热处理,其特征在于:
所述锻造工序:将工件坯料保持在830℃下,进行自由锻,时间为18分钟;
所述退火工序:热锻后,在785℃保温12分钟,然后炉冷至235℃后保温8分钟,最后冷却至室温;
所述回火工序:回火温度715℃,到温后保温10min,然后空冷至室温;
所述车加工工序:将冷却后的坯料,采用数控车床加工成圆柱形粗料;
所述渗碳工序:将粗料置入具有活性渗碳介质中,加热到935℃,保温17分钟;
所述热处理工序:热处理温度965℃,到温后保温7分钟,然后采用水冷以1℃/s的冷却速率将粗料冷却至室温。
8. 如权利要求6所述的高耐磨轴承的加工工艺,包括锻造、退火、回火、车加工、渗碳和热处理,其特征在于:
所述锻造工序:将工件坯料保持在850℃下,进行自由锻,时间为16分钟;
所述退火工序:热锻后,在795℃保温10分钟,然后炉冷至245℃后保温6分钟,最后冷却至室温;
所述回火工序:回火温度725℃,到温后保温8min,然后空冷至室温;
所述车加工工序:将冷却后的坯料,采用数控车床加工成圆柱形粗料;
所述渗碳工序:将粗料置入具有活性渗碳介质中,加热到945℃,保温15分钟;
所述热处理工序:热处理温度975℃,到温后保温5分钟,然后采用水冷以3℃/s的冷却速率将粗料冷却至室温。
9. 如权利要求6所述的高耐磨轴承的加工工艺,包括锻造、退火、回火、车加工、渗碳和热处理,其特征在于:
所述锻造工序:将工件坯料保持在840℃下,进行自由锻,时间为17分钟;
所述退火工序:热锻后,在790℃保温11分钟,然后炉冷至240℃后保温7分钟,最后冷却至室温;
所述回火工序:回火温度720℃,到温后保温9min,然后空冷至室温;
所述车加工工序:将冷却后的坯料,采用数控车床加工成圆柱形粗料;
所述渗碳工序:将粗料置入具有活性渗碳介质中,加热到940℃,保温16分钟;
所述热处理工序:热处理温度970℃,到温后保温6分钟,然后采用水冷以2℃/s的冷却速率将粗料冷却至室温。
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