CN105624560B - 一种具有改进的耐疲劳性的轴承钢及其制造方法 - Google Patents

一种具有改进的耐疲劳性的轴承钢及其制造方法 Download PDF

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Abstract

公开一种用于具有改善的耐疲劳性的轴承钢的合金组合物和一种制造包含其的轴承钢的方法。该合金组合物包括：基于所述合金组合物的总重量，约0.8～1.0wt％的碳(C)、约0.35～0.9wt％的硅(Si)、约0.5～1.0wt％的锰(Mn)、约0.6～1.5wt％的镍(Ni)、约1.2～1.55wt％的铬(Cr)、约0.2～0.5wt％的钼(Mo)、约0.01～0.06wt％的铝(Al)、约0.01～0.1wt％的铜(Cu)和构成合金组合物余量的铁(Fe)。由于球化碳化物复合体优选的合金组合物可提供改善的强度、硬度及疲劳寿命。

Description

一种具有改进的耐疲劳性的轴承钢及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119要求2014年11月24日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请号第10-2014-164102的优先权，其公开以其整体通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种用于轴承钢的合金组合物，其包含球化的复合碳化物以提高硬度和耐疲劳性，以及一种制造含有该合金组合物的轴承钢的方法。
背景技术
在车辆产业中，已经开发了各种环保车辆，以基于欧洲法规直到2021年将二氧化碳的排放量减少至约95g/km为目标，即是目前水平的约27％。此外，汽车制造商已经开发出一种技术以减小车辆的大小和提高燃油经济性以满足约54.5mpg(约23.2km/l)、其是在美国直到2025年的企业平均燃油经济性(CAFE)的规定值。
具体地，为了使车辆的燃油经济性最大化，已经开发了高性能的发动机和变速器以及高效率的技术，并且这种技术开发可包括增加齿轮、新概念的启动装置、高效率的双泵***、融合杂交(fusion hybrid)技术，可以从自动/手动融合变速器和混合动力变速器衍生的技术等等。
在与变速器有关的技术中使用的专用钢已被用在变速器的载体、齿轮、环形齿轮、轴、同步器毂等中，并且专用钢可以基于钢的总重量约58～62wt％包含在车辆中。具体地，对于变速器的小齿轮轴、针轴承和发动机气门传动基摆臂等，由于减少重量和小型化的需求，已经出现了对开发高强度和高耐用材料的连续需求。例如，已使用含有约1.5wt％的铬(Cr)的SUJ2钢。
然而，由于部件如轴承等的小型化和尺寸减小引起的部件劣化的增加，该材料的耐久性可能会降低，这还可能造成对表面的损害。进而，当没有润滑时，表面温度可能增加，在高温和高转速环境中的硬度可能降低。
尤其，对用于将旋转轴固定到预定位置、支撑轴的重量和施加到轴的负荷、并使轴旋转的轴承，重复负荷可与转数成比例地施加，因此，为了承受重复负荷，需要其材料的耐疲劳性、耐磨性等。
例如，已经通过在转炉或电炉中炼钢、在维持强还原气氛的同时在铸桶中精炼以减少非金属夹杂物的量、并在通过真空脱气工艺将氧含量减少到约12ppm或更少的状态下进一步精制来制造轴承钢。此后，通过铸造工艺将精制的轴承钢凝固成铸坯或钢锭，进行裂缝扩散处理以除去存在于该材料的中心的偏析和大的碳化物，并且轧制。此后，为了，实施强烈的慢冷却操作以在轧钢厂中软化材料以产生轴承钢线材或杆材，并且通过球化热处理、锻造、淬火、回火和研磨过程等将所生产的线材制作成轴承产品。
在上述制造过程中，用于球化的热处理工艺主要通过在高温下进行扩散，并且形成的球状颗粒通过类似于Ostwald熟化原理的过程生长以形成球化组织。
然而，由于球化热处理工艺需要球状颗粒的生长，球化需要花费很长一段时间，因此制造成本增加。这样，当由于小型化、尺寸减小等引起的轴承劣化增加时，可能无法获得足够的强度和耐久性寿命。
因此，本发明人试图通过产生球化复合碳化物开发一种具有改善的物理性能如强度和耐久性寿命的轴承钢，及其制造方法。
发明内容
在优选的方面，本发明通过在轴承钢中微细地形成球化复合碳化物提供了一种具有改善的强度、耐久性寿命等的轴承钢。尤其是，该轴承钢可通过调节轴承钢的合金的组分和含量和控制工艺条件来制造。
本发明的示例性实施方式提供了一种用于轴承钢的合金组合物，其可包含：基于所述合金组合物的总重量，约0.8～1.0wt％的碳(C)、约0.35～0.9wt％的硅(Si)、约0.5～1.0wt％的锰(Mn)、约0.6～1.5wt％的镍(Ni)、约1.2～1.55wt％的铬(Cr)、约0.2～0.5wt％的钼(Mo)、约0.01～0.06wt％的铝(Al)、约0.01～0.1wt％的铜(Cu)和构成合金组合物余量的铁(Fe)。该合金组合物还包含选自大于0wt％且为约0.38wt％或更少的钒(V)和大于0wt％且为约0.02wt％或更少的铌(Nb)中的一种或多种。
优选地，该合金组合物还可还包含约0.006wt％或更少的氮(N)、约0.001wt％或更少的氧(O)、约0.03wt％或更少的磷(P)和约0.01wt％或更少的硫(S)等。
可以理解的是，本文指的所有wt％(wt％)都是基于合金组合物的总重量，除非另有说明。
还提供了本发明的合金组合物，其可以由上述组分组成，或可以基本上由上述组分组成。例如，该用于轴承钢的组合物可以由以下组分组成，或者基本上由以下组分组成：基于合金组合物的总重量，约0.8～1.0wt％的碳(C)、约0.35～0.9wt％的硅(Si)、约0.5～1.0wt％的锰(Mn)、约0.6～1.5wt％的镍(Ni)、约1.2～1.55wt％的铬(Cr)、约0.2～0.5wt％的钼(Mo)、约0.01～0.06wt％的铝(Al)、约0.01～0.1wt％的铜(Cu)和构成合金组合物余量的铁(Fe)。此外，该合金组合物可以由以下组分组成，或者基本上由以下组分组成：基于所述合金组合物的总重量，约0.8～1.0wt％的碳(C)、约0.35～0.9wt％的硅(Si)、约0.5～1.0wt％的锰(Mn)、约0.6～1.5wt％的镍(Ni)、约1.2～1.55wt％的铬(Cr)、约0.2～0.5wt％的钼(Mo)、约0.01～0.06wt％的铝(Al)、约0.01～0.1wt％的铜(Cu)、选自大于0wt％且为约0.38wt％或更少的钒(V)和大于0wt％且为约0.02wt％或更少的铌(Nb)中的一种或多种和构成合金组合物余量的铁(Fe)。
另一方面，本发明提供一种制造轴承钢的方法。该方法可以包括：
在720～850℃的温度下将含有合金组合物的线材热处理4～8小时，以球化复合碳化物；
将所述热处理的线材拉丝；
在720～850℃的温度下将拉丝的线材二次热处理4～8小时，以球化复合碳化物；
锻造二次热处理的线材以形成轴承钢；和
淬火，快速冷却，并回火形成的轴承钢。
尤其是，该合金组合物可具有以下组分，所述组分包含基于合金组合物的总重量，约0.8～1.0wt％的碳(C)、约0.35～0.9wt％的硅(Si)、约0.5～1.0wt％的锰(Mn)、约0.6～1.5wt％的镍(Ni)、约1.2～1.55wt％的铬(Cr)、约0.2～0.5wt％的钼(Mo)、约0.01～0.06wt％的铝(Al)、约0.01～0.1wt％的铜(Cu)和构成合金组合物余量的铁(Fe)。该合金组合物还可包含选自大于0wt％且为约0.38wt％或更少的钒(V)和大于0wt％且为约0.02wt％或更少的铌(Nb)中的一种或多种。进而，上述合金组合物还可包含约0.006wt％或更少的氮(N)、约0.001wt％或更少的氧(O)、约0.03wt％或更少的磷(P)和约0.01wt％或更少的硫(S)。
如本文所用的术语“碳化物复合体”指代至少包含碳和当与碳结合时为阳性或部分阳性的较低电负性的其它元素的化合物。碳化物复合体可至少与碳和金属适当地形成，并且该金属可以是碱金属、碱土金属或过渡金属、后过渡金属、镧系或锕系，没有限制。
本文所使用的术语“球化处理”或“球化”指代一种热处理工艺，尤其是用于铁基合金钢或其组合物。具体地，球化处理可以指代热处理工艺，其将包含在铁基钢中的碳化物或碳化物复合体的碳的形状或结晶形状变成，例如球形形式、球体或椭圆形，以提供所需的物理性能如机械强度、耐高温性、延展性、可加工性等。在球化处理中，温度可以增加至胜过铁基合金钢。
优选地，淬火可以在约840～860℃的温度下进行约0.5～2小时，并且回火可以在约150～190℃的温度下进行约0.5～2小时。
优选地，所述复合碳化物可包括选自M3C、M7C3、M23C6和MC碳化物中的一种或多种，当M是金属，或尤其是过渡金属时。
优选地，所述M3C、M7C3和M23C6碳化物中的M可选自铬(Cr)、铁(Fe)和锰(Mn)中的一种或多种。
优选地，所述MC碳化物中的M是选自铬(Cr)、铁(Fe)、钒(V)、铌(Nb)和钼(Mo)中的一种或多种。
还提供一种车辆部件，其可以由上述合金组合物的轴承钢制成。
这样，根据本发明的组合物，可以使用轴承钢来促进车辆的厚度减小、重量减轻、设计的自由度等，并且可以通过在轴承钢中微细地形成复合碳化物等有效降低其成本，以改善轴承钢的强度、硬度、疲劳寿命等，并促进高度强化。
具体实施方式
本说明书和权利要求中所使用的术语或词语不应解释为限于通常的或字典含义，而应解释为具有符合本发明的技术精神的含义和概念，基于发明者可以适当地定义术语的概念来以最佳方式描述他/她自己发明的原则。
应理解的是，当在本说明书中使用时术语“包含”和/或“包括”，指定了规定的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一种或多种其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或加入。如本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列的项目中的任何和所有组合。
除非特别说明或从上下文显而易见，本文所用的术语“约”应理解为在本领域正常公差范围内，例如在平均值的2个标准差内。“约”可以理解为在规定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非从上下文中清楚可见，本文所提供的数值都由术语“约”修饰。
还应理解的是，本文所使用的术语“车辆”或“车辆的或其他类似的术语通常包括机动车辆，如包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的客车，包括各种船艇和舰船的船只，飞机等，并且包括混合动力汽车，电动汽车，插电式混合动力车辆，氢动力车辆和其它替代燃料汽车(例如从非石油资源衍生的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两个或多个动力源的车辆，例如汽油动力和电动力的车辆。
在下文中，将对本发明进行详细说明。本发明涉及一种具有改善的耐疲劳性，例如强度、硬度、和疲劳寿命的轴承钢及其制造方法，所述轴承钢可被应用到车辆等的发动机和传动装置中。
一种用于轴承钢的合金组合物可包含：碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、镍(Ni)、铬(Cr)、钼(Mo)、铝(Al)和铜(Cu)，和构成合金组合物余量的铁(Fe)。该合金组合物还可包含选自钒(V)和铌(Nb)中的一种或多种。另外，合金组合物还可包含选自氮(N)、氧(O)、磷(P)和硫(S)中的一种或多种。
优选地，该合金组合物可包含：基于合金组合物的总重量，约0.8～1.0wt％的碳(C)、约0.35～0.9wt％的硅(Si)、约0.5～1.0wt％的锰(Mn)、约0.6～1.5wt％的镍(Ni)、约1.2～1.55wt％的铬(Cr)、约0.2～0.5wt％的钼(Mo)、约0.01～0.06wt％的铝(Al)、约0.01～0.1wt％的铜(Cu)和构成合金组合物余量的铁(Fe)。或者，该合金组合物可包含：基于合金组合物的总重量，约0.8～1.0wt％的碳(C)、约0.35～0.9wt％的硅(Si)、约0.5～1.0wt％的锰(Mn)、约0.6～1.5wt％的镍(Ni)、约1.2～1.55wt％的铬(Cr)、约0.2～0.5wt％的钼(Mo)、约0.01～0.06wt％的铝(Al)、约0.01～0.1wt％的铜(Cu)、选自大于0wt％且为约0.38wt％或更少的钒(V)和大于0wt％且为约0.02wt％或更少的铌(Nb)中的一种或多种，和构成合金组合物余量的铁(Fe)。
具体地，用于轴承钢的合金组合物可包含球化的复合碳化物等等，并且它们的形成可基本上受元素如钒(V)和铌(Nb)影响。
复合碳化物可包括选自M3C、M7C3、M23C6和MC碳化物中的一种或多种，当M是金属或过渡金属时，其可以是沉淀物等。包括上述碳化物的复合碳化物可提高轴承钢的强度、硬度等，并且延长耐久性寿命等。
具体地，所述M3C、M7C3和M23C6碳化物中的M可包括选自铬(Cr)、铁(Fe)和锰(Mn)中的一种或多种，并且所述MC碳化物中的M可包括选自铬(Cr)、铁(Fe)、钒(V)、铌(Nb)和钼(Mo)中的一种或多种。
在下文中，将对合金组合物的各成分进行详细说明。
(1)碳(C)
如本文所使用的碳(C)可提高钢的强度和稳定剩余奥氏体。碳可以基于组合物的总重量以约0.8～1.0wt％的量包括在合金组合物中。当碳(C)含量小于约0.8wt％时，可能不能充分地获得钢的强度，并且可能引起疲劳强度的降低等。当碳(C)含量大于约1.0wt％时，可保留不溶解的大碳化物，从而降低疲劳强度、耐久性寿命等，并且在淬火之前降低可加工性等。因此，优选地，碳(C)含量为约0.8～1.0wt％。
(2)硅(Si)
本文所使用的硅(Si)可以是脱氧剂，并有助于通过固溶强化效应增加钢的强度，并且提高碳(C)的活性。硅可以基于组合物的总重量以约0.35～0.9wt％的量包括在合金组合物中。当硅(Si)含量小于约0.35wt％时，氧化物不足以除去，并且残留在产生的钢中，从而使钢的强度劣化，并且可能无法获得足够的固溶强化效应。当硅(Si)含量大于0.9wt％时，在组织中可通过渗透作用发生脱碳，比如通过过量的硅(Si)与碳(C)发生位点竞争反应，并且由于在淬火之前硬度的增加加工性可迅速降低。因此，优选地，硅(Si)含量为约0.35～0.9wt％。
(3)锰(Mn)
如本文所所用的锰(Mn)可提高钢的淬火性和韧性，从而改善耐滚动疲劳寿命特性等。锰可以基于组合物的总重量以约0.5～1.0wt％的量包括在合金组合物中。当锰(Mn)含量小于约0.5wt％时，可能无法获得充分的淬火性，因此，可能降低加工性。当锰(Mn)含量大于约1.0wt％时，可减小淬火之前的加工性和疲劳寿命，并且可能使MnS减少的中心偏析沉淀。因此，优选地，锰(Mn)含量为约0.5～1.0wt％。
(4)镍(Ni)
如本文所所用的镍(Ni)可以用于使晶粒钢微粉化，提高固溶强化、基质强化、低温冲击韧性、淬透性等，降低A1相变点的温度，促进奥氏体组织的膨胀，和改善碳活性等。镍可以基于组合物的总重量以约0.6～1.5wt％的量包括在合金组合物中。当镍(Ni)含量小于约0.6wt％时，可能无法充分获得晶粒微粉化的效果，并且可能无法获得充分的改善效果，如固溶强化和基质强化。当镍(Ni)含量大于约1.5wt％时，在钢中可能会发生热脆性等。因此，优选地，镍(Ni)含量为0.6～1.5wt％。
(5)铬(Cr)
如本文所所用的铬(Cr)可提高钢的淬火性，提供淬透性，并且同时使钢的组织微粉化和球化。铬可以基于组合物的总重量以约1.2～1.55wt％的量包括在合金组合物中。当铬(Cr)含量小于约1.2wt％时，则淬火性和淬透性可能是有限的，并且可能无法获得充分的组织的微粉化和球化。当铬(Cr)含量大于约1.55wt％时，增加含量的效果可能不足够，因此增加制造成本。因此，优选地，铬(Cr)含量为约1.2～1.55wt％。
(6)钼(Mo)
如本文所所用的钼(Mo)可以通过在回火后增加钢的淬火性或强度来改善钢的疲劳寿命。钼可以基于组合物的总重量以约0.2～0.5wt％的量包括在合金组合物中。当钼(Mo)含量小于约0.2wt％时，钢的疲劳寿命可能无法充分提高，当钼(Mo)含量大于0.5wt％，钢的可加工性和生产率等可能会降低。因此，优选地，钼(Mo)含量为约0.2～0.5wt％。
(7)铝(Al)
如本文所所用的铝(Al)可以作为强脱氧剂，并且提高所产生的钢的清洁度。进而，Al可以在钢中与氮(N)反应以形成氮化物，从而使晶粒微粉化。铝可以基于组合物的总重量以约0.01～0.06wt％的量包括在合金组合物中。当铝(Al)含量小于约0.01wt％时，则可能无法获得充分的与脱氧剂、清洁以及晶粒的微粉化相关的效果。当铝(Al)含量大于约0.06wt％时，可形成粗大的氧化物夹杂物等以降低钢的疲劳寿命等。因此，优选地，铝(Al)含量为约0.01～0.06wt％。
(8)铜(Cu)
如本文所所用的铜(Cu)可改善钢等的淬透性。铜可以基于组合物的总重量以约0.01～0.1wt％的量包括在合金组合物中。当铜(Cu)含量小于约0.01wt％时，可能无法获得足够的淬透性提高的效果，当铜(Cu)含量大于约0.1wt％时，由于可能超过固体溶解度限制，钢的强度提高的效果可能饱和从而增加制造成本，并导致热脆性。因此，优选地，铜(Cu)含量为约0.01～0.1wt％。
(9)钒(V)
如本文所所用的钒(V)可以形成沉淀物如碳化物等，通过沉淀增强效应增强基质组织，提高强度和耐磨性，并使晶粒微粉化，以及在与SUJ2相对相同的冷却率下能够高度强化。钒可以基于组合物的总重量以大于0wt％且为约0.38wt％或更少的量包括在合金组合物中。当钒(V)含量大于约0.38wt％时，钢的韧性和硬度可能会大幅降低。因此，优选地，钒(V)含量为大于0wt％且为约0.38wt％或更少。
(10)铌(Nb)
如本文所所用的铌(Nb)可以在高温下分别与碳和氮结合，以促进碳化物和氮化物形成，并且提高钢的强度和低温韧性。铌可以基于组合物的总重量以大于0wt％且为约0.02wt％或更少的量包括在合金组合物中。当铌(Nb)含量大于约0.02wt％时，由于钢的强度和低温韧性的改善率与增加的含量相比下降了，相比于可以获得的效益制造成本可能本质上是增加的。此外，当含量超过上述范围时，铌(Nb)可能存在于铁素体中的固体溶液状态中，因此冲击韧性可能会降低。因此，优选地，铌(Nb)含量为大于0wt％且为约0.02wt％或更少。
(11)氮(N)
氮(N)可以是杂质，其可以与铝(Al)反应形成AlN，从而降低钢的耐久性寿命等。因此，优选地，氮(N)含量被限制在基于组合物的总重量为约0.006wt％或更少。
(12)氧(O)
氧(O)可以是杂质，其降低钢的洁净度，并通过接触疲劳使钢退化。因此，优选地，氧(O)含量被限制在基于组合物的总重量为约0.001wt％或更少。
(13)磷(P)
磷(P)可以是杂质，其诱导晶界偏析，降低了钢的韧性。因此，优选地，磷(P)含量被限制在基于组合物的总重量为约0.03wt％或更少。
(14)硫(S)
硫(S)可以提高钢的可加工性，使加工更容易，但硫(S)可通过晶界偏析降低钢的韧性，并且可与锰(Mn)反应形成MnS，从而降低钢的疲劳寿命。因此，优选地，硫(S)含量被限制在基于组合物的总重量为约0.01wt％或更少。
由此，根据本发明的各种典型实施方案含有合金组合物的轴承钢可具有改善的耐疲劳性，因此，轴承钢可应用于汽车零件等中。具体地，轴承钢可应用于车辆等的发动机和变速器的轴承中。
在下文中，在另一方面，本发明涉及一种制造具有改善的耐疲劳性的轴承钢的方法。
该制造具有改善的耐疲劳性的轴承钢的方法可以包括：在720～850℃的温度下将含有合金组合物的线材热处理4～8小时，以使复合碳化物球化；将热处理的线材拉丝；在720～850℃的温度下将拉丝的线材二次热处理4～8小时，以使复合碳化物球化；锻造二次热处理的线材，以形成轴承钢；淬火，快速冷却，并将形成的轴承钢回火。
具体地，该合金组合物可包含：基于所述合金组合物的总重量，约0.8～1.0wt％的碳(C)、约0.35～0.9wt％的硅(Si)、约0.5～1.0wt％的锰(Mn)、约0.6～1.5wt％的镍(Ni)、约1.2～1.55wt％的铬(Cr)、约0.2～0.5wt％的钼(Mo)、约0.01～0.06wt％的铝(Al)、约0.01～0.1wt％的铜(Cu)和构成合金组合物余量的铁(Fe)。或者，该合金组合物可包含：基于所述合金组合物的总重量，约0.8～1.0wt％的碳(C)、约0.35～0.9wt％的硅(Si)、约0.5～1.0wt％的锰(Mn)、约0.6～1.5wt％的镍(Ni)、约1.2～1.55wt％的铬(Cr)、约0.2～0.5wt％的钼(Mo)、约0.01～0.06wt％的铝(Al)、约0.01～0.1wt％的铜(Cu)、选自大于0wt％且为约0.38wt％或更少的钒(V)和大于0wt％且为约0.02wt％或更少的铌(Nb)中的一种或多种，和构成合金组合物余量的铁(Fe)。
在制造该轴承钢的方法中，可以在钢(合金组合物)中形成和球化该复合碳化物，并且该复合碳化物可以包括选自为沉淀物的MC、M7C3、M23C6和MC碳化物中的一种或多种，当M是金属或过渡金属时。包括上述碳化物的复合碳化物可提高轴承钢的强度和硬度等，并且延长耐久性寿命等。
优选地，MC、M7C3和M23C6碳化物中的M可包括选自铬(Cr)、铁(Fe)和锰(Mn)中的一种或多种，并且MC碳化物中的M可包括选自铬(Cr)、铁(Fe)、钒(V)、铌(Nb)和钼(Mo)中的一种或多种。
淬火在约840～860℃的温度下进行0.5～2小时，并且所述回火在约150～190℃的温度下进行0.5～2小时。
当淬火温度低于约840℃或淬火时间小于约0.5小时时，由于可能不能均匀地形成骤冷组织，可能发生材料偏差。当淬火温度高于约860℃或猝火时间大于约2小时时，由一次和二次球化热处理形成的球状复合碳化物可以溶解。
此外，当回火温度低于约150℃或回火时间小于约0.5小时时，可能无法获得足够的物理性能如轴承钢的韧性。当回火温度高于约190℃或回火时间大于约2小时时，由于轴承钢的硬度等可迅速降低，可能难以提高耐久性寿命。
当对球化复合碳化物的一次热处理温度和二次热处理温度可各自小于约720℃或球化热处理时间小于约4小时时，可能需要用于复合碳化物大量球化时间，因此制造成本可迅速增加。
另一方面，当一次和二次热处理温度大于约850℃时，由于形成的复合碳化物可能溶解，在冷却期间形成薄片型复合碳化物而不是球形复合碳化物的可能性可显著增加。
当一次和二热处理时间大于约8个小时时，复合碳化物的球化率可能会下降以迅速增加制造成本。
实施例
在下文中，通过实施例对本发明进行更详细的描述。这些实施例仅用于说明本发明，本发明的范围并不解释为受这些实施例的限制，这对本领域技术人员是显而易见的。
为了检查根据本发明制造的轴承钢的物理性能，如硬度和耐久性，根据本发明的制造方法制造具有如下表1所描述的组成的对比例1～10和具有如下表2所描述的组成的实施例1～3。
[表1]
[表2]
在表1的对比例1～10和表2的实施例1～3中，在制造过程中，一次热处理温度设定为约800℃，二次热处理温度设定为约720℃，淬火温度和时间分别设定为约850℃和约1小时，回火温度和时间分别设定为约150℃和约1小时。
在此，对比例1～10不包括钒(V)和铌(Nb)中的一种或多种，或即使包括一种或多种，钒(V)或铌(Nb)的含量范围超出了本发明的含量范围，或即使钒(V)或铌(Nb)的含量范围满足本发明，一种或多种残余成分的含量范围不满足本发明的含量范围。
相反，实施例1～3包含钒(V)和铌(Nb)中的一个或多个，其含量范围满足本发明的含量范围，剩余成分的含量范围也满足本发明的含量范围。
如上所述，为了检查在其组成上具有差异的对比例1～10和实施例1～3的物理性能之间的差异，对所述物理性能进行比较，并安排在表3中。
[表3]
在表3中，在室温下的硬度，在300℃下的硬度，在150℃下6.2GPa的表面压力条件下对L10寿命的旋转弯曲疲劳试验的转数，并且考虑到这些硬度和转数比较了对比例和实施例的耐久性寿命。
这里，在硬度的情况下，采用了使用显微维氏硬度测试仪[Manufacturer:FutureTech,Model:FM-700]的KS B 0811测量。如通过表3可见，可以看出，在约25℃的室温下的硬度在实施例1～3中比在对比例1～10中高约11％，在300℃下的硬度在实施例1～3中比在对比例1～10中也高约16％。
在150℃下测量旋转弯曲疲劳试验机的转数，并且通过KS B ISO 1143测定方法使用旋转弯曲疲劳试验机测量4mm的标准线直径的L10寿命。L10寿命是试样的额定疲劳寿命，并且意味着直到试样的10％被破坏旋转弯曲疲劳试验机的总转数。
在这种情况下，可以看出，在150℃，6.2GPa的表面压力条件下，在关于L10寿命的旋转弯曲疲劳试验机的转数的情况下，实施例1～3的平均值是18399000次，并且比对比例1～10的平均值9009000次高出约2倍。
为了在旋转弯曲疲劳试验机的转数的基础上比较对比例1～10和实施例1～3的耐久性寿命，将8400000次的对比例1的旋转弯曲疲劳试验机的转数设定为100％的耐久性寿命的标准，并基于对比例1的旋转弯曲疲劳试验机作为标准，将对比例2～10和实施例1～3的旋转弯曲疲劳试验机的转数之间增加或减小表示为百分比。
即，用于比较对比例1～10和实施例1～3的耐久性寿命的百分比是表示基于对比例1，剩下的对比例2～10和实施例1～3的旋转弯曲疲劳试验机的转数的相对增加和减小。
这里，通过对比例和实施例的耐久性寿命比较，可以看出，与旋转弯曲疲劳试验机的转数一样，实施例1～3的耐久性寿命比对比例1～10的耐久性寿命高出约两倍。
如上所述，为了检查为何实施例的硬度和耐久性寿命均比对比例的更好的原因，下表4中描述了对比例1和实施例1～3中包含的复合碳化物的种类和vol％。
[表4]
在表4中，比较包含在对比例1和例1～3中的复合碳化物的含量。如表4所示，对比例1中的复合碳化物主要包括Me3C和少量MoC，但实施例1～3相对一致地包括VC和NbC的以及Me3C和MoC。在复合碳化物的组成上的这种差异可以认为是为何实施例具有比对比例更好的硬度和耐久性寿命的原因。
因此，可以通过实验证实满足根据本发明的组分和含量范围，并通过根据本发明的热处理过程制造的实施例1～3包含各种复合碳化物等等，并因此具有比对比例1～10更好的强度和耐久性寿命。
如上所述，本发明已经对本发明的各种示例性实施方案进行了说明，但该实施方案仅是说明性的，而本发明不限于此。在不脱离本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以改变或修改关于本发明所描述的实施方案，在本发明的技术精神和下面将描述的权利要求书的等同范围内，各种变化和修改都是可能的。

Claims (10)

1.一种用于轴承钢的合金组合物，其包含：
0.8～1.0wt％的碳(C)；
0.35～0.9wt％的硅(Si)；
0.5～1.0wt％的锰(Mn)；
0.64～1.5wt％的镍(Ni)；
1.2～1.55wt％的铬(Cr)；
0.22～0.5wt％的钼(Mo)；
0.01～0.06wt％的铝(Al)；
0.01～0.1wt％的铜(Cu)；
选自大于0wt％且为0.38wt％或更少的钒(V)以及大于0wt％且为0.02wt％或更少的铌(Nb)中的一种或多种；以及构成合金组合物余量的铁(Fe)，
所有的wt％均基于所述合金组合物的总重量。
2.根据权利要求1所述的合金组合物，其中所述合金组合物还包含0.006wt％或更少的氮(N)、0.001wt％或更少的氧(O)、0.03wt％或更少的磷(P)和0.01wt％或更少的硫(S)，所有的wt％均基于所述合金组合物的总重量。
3.根据权利要求1所述的合金组合物，其由以下组分组成：
0.8～1.0wt％的碳(C)；
0.35～0.9wt％的硅(Si)；
0.5～1.0wt％的锰(Mn)；
0.64～1.5wt％的镍(Ni)；
1.2～1.55wt％的铬(Cr)；
0.22～0.5wt％的钼(Mo)；
0.01～0.06wt％的铝(Al)；
0.01～0.1wt％的铜(Cu)；
选自大于0wt％且为0.38wt％或更少的钒(V)和大于0wt％且为0.02wt％或更少的铌(Nb)中的一种或多种，以及
构成所述合金组合物余量的铁(Fe)，
所有的wt％均基于所述合金组合物的总重量。
4.一种制造轴承钢的方法，其包括以下步骤：
在720～850℃的温度下将含有合金组合物的线材热处理4～8小时，以球化复合碳化物；
将所述热处理的线材拉丝；
在720～850℃的温度下将所述拉丝的线材二次热处理4～8小时，以球化复合碳化物；
锻造所述二次热处理的线材，以形成轴承钢；和
淬火，快速冷却，并回火所述形成的轴承钢，其中所述合金组合物包含：基于所述合金组合物的总重量，0.8～1.0wt％的碳(C)、0.35～0.9wt％的硅(Si)、0.5～1.0wt％的锰(Mn)、0.6～1.5wt％的镍(Ni)、1.2～1.55wt％的铬(Cr)、0.2～0.5wt％的钼(Mo)、0.01～0.06wt％的铝(Al)、0.01～0.1wt％的铜(Cu)和构成所述合金组合物余量的铁(Fe)，
其中所述淬火在840～860℃的温度下进行0.5～2小时，并且所述回火在150～190℃的温度下进行0.5～2小时。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述合金组合物还包含选自大于0wt％且为0.38wt％或更少的钒(V)以及大于0wt％且为0.02wt％或更少的铌(Nb)中的一种或多种，所有的wt％均基于所述合金组合物的总重量。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述复合碳化物包括选自M3C、M7C3、M23C6和MC碳化物中的一种或多种，其中M是过渡金属。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述M3C、M7C3和M23C6碳化物中的M是选自铬(Cr)、铁(Fe)和锰(Mn)中的一种或多种。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述MC碳化物中的M是选自铬(Cr)、铁(Fe)、钒(V)、铌(Nb)和钼(Mo)中的一种或多种。
9.一种车辆部件，其包含根据权利要求1所述的合金组合物。
10.根据权利要求9所述的车辆部件，其中所述车辆部件是发动机或变速器的轴承。
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