本發(fā)明涉及鋼球技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球及其制備方法。

背景技術(shù)：

軸承鋼是特種鋼產(chǎn)品中要求最為嚴(yán)格的產(chǎn)品，軸承工作條件十分惡劣，在工作時(shí)承受著極大的壓力和摩擦力，所以要求軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性，以及高的彈性極限和高的抗?jié)L動(dòng)疲勞性能。因此需嚴(yán)格要求軸承鋼的化學(xué)成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布。

目前，我國(guó)軸承鋼球的性能較低，在使用過(guò)程中容易在鋼球表面或內(nèi)部產(chǎn)生裂紋，導(dǎo)致鋼球的抗?jié)L動(dòng)疲勞性能低下，因此需要提供新的軸承鋼球，來(lái)提高軸承鋼球的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球及其制備方法，本發(fā)明通過(guò)各元素以合適比例相互配合，并以合適的球化退火工藝，阻止網(wǎng)狀碳化物形成，促進(jìn)球狀碳化物的形成并均勻分布，使得本發(fā)明具有良好的加工性、韌性、抗裂性，并配以合適的熱處理工藝，使得本發(fā)明內(nèi)部組織均勻，從而大大增加本發(fā)明的硬度、耐磨性和抗?jié)L動(dòng)疲勞性。

本發(fā)明提出的一種抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：1-1.1％，Cr：1.4-1.5％，Si：0.2-0.4％，Mn：0.3-0.5％，Ni：0.02-0.04％，Mo：0.1-0.15％，Nb：0.03-0.04％，S≤0.02％，P≤0.02％和Al，余料為Fe；

其中，滿足“Al＝C-16.5Nb”的表達(dá)式。

優(yōu)選地，其各組分的重量百分比如下：C：1.03-1.07％，Cr：1.42-1.48％，Si：0.25-0.35％，Mn：0.35-0.45％，Ni：0.025-0.035％，Mo：0.11-0.13％，Nb：0.032-0.038％，S≤0.02％，P≤0.02％和Al，余料為Fe。

優(yōu)選地，其各組分的重量百分比如下：C：1.05％，Cr：1.45％，Si：0.3％，Mn：0.4％，Ni：0.03％，Mo：0.12％，Nb：0.035％，S≤0.02％，P≤0.02％和Al，余料為Fe。

本發(fā)明還提出了上述抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：

S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鎳、鉬、鈮、鋁，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；

S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進(jìn)行軋制，然后調(diào)節(jié)溫度至840-860℃，保溫20-40min，降溫至740-760℃，保溫40-60min，接著升溫至810-830℃，保溫40-60min，降溫至690-710℃，保溫1-2h，降溫至640-650℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球；

S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，淬火冷卻至室溫，升溫至250-270℃，保溫6-8h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球。

優(yōu)選地，在S2中，軋制的終軋溫度為880-900℃。

優(yōu)選地，在S2中，取S1中得到的鑄錠，進(jìn)行軋制，然后調(diào)節(jié)溫度至840-860℃，保溫20-40min，以3-5℃/min的速度降溫至740-760℃，保溫40-60min，接著以3-5℃/min的速度升溫至810-830℃，保溫40-60min，以15-20℃/s的速度降溫至690-710℃，保溫1-2h，以10-15℃/s的速度降溫至640-650℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球。

優(yōu)選地，在S3中，淬火溫度為830-850℃。

本發(fā)明通過(guò)增加C含量，來(lái)增加本發(fā)明的耐磨性和硬度，并配合適含量的Cr，來(lái)進(jìn)一步增加本發(fā)明的硬度，并通過(guò)Ni、Mo相互配合，增加本發(fā)明的韌性，和抗裂性能；通過(guò)限定Al＝C-16.5Nb的關(guān)系式，C、Nb、Al以合適比例配比，使得在球化退火過(guò)程中，Nb對(duì)C原子產(chǎn)生很強(qiáng)的拖拽作用，并且Nb、Al配合，降低珠光體形變溫度，減小珠光體片層間距，Nb可以形成Nb(C，N)析出，在珠光體相變過(guò)程中，阻止C的長(zhǎng)程擴(kuò)散，從而減小珠光體的片層間距，從兩方面作用達(dá)到細(xì)化珠光體的作用，并與適量Al配合，進(jìn)一步細(xì)化珠光體片間距，增加強(qiáng)韌性；Nb與Al配合，降低珠光體形變溫度，加快球化進(jìn)程，縮短球化時(shí)間，增加形變儲(chǔ)能，從而促進(jìn)C在鋼中均勻擴(kuò)散，并配合NbC可以改變鐵素體和滲碳體之間的界面能，使珠光體產(chǎn)生離異共析，變得不規(guī)則，使得網(wǎng)狀碳化物更加破碎，從而促進(jìn)球化退火時(shí)形成球狀滲碳體并在鋼球內(nèi)部均勻分散，通過(guò)循環(huán)球化退火工藝，并配合Nb、Al、C的作用，大大縮短了球化退火的時(shí)間，使得碳化物球化完全并均勻分布在鋼球中，從而大大增加本發(fā)明的加工性能、韌性和抗裂性能；另外Al、Nb可以形成細(xì)小的碳化物和氮化物，配合Cr元素，達(dá)到阻止球狀碳化物長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒的作用，從而進(jìn)一步增加本發(fā)明的機(jī)械性能；通過(guò)選用合適的淬火溫度，使得碳化物固溶進(jìn)入奧氏體，增加本發(fā)明的硬度和強(qiáng)度，并通過(guò)淬火、回火，增加本發(fā)明的強(qiáng)度、韌性，消除殘余應(yīng)力，增加本發(fā)明的抗裂性；本發(fā)明通過(guò)各元素以合適比例相互配合，并以合適的球化退火工藝，阻止網(wǎng)狀碳化物形成，促進(jìn)球狀碳化物的形成并均勻分布，使得本發(fā)明具有良好的加工性、韌性、抗裂性，并配以合適的熱處理工藝，使得本發(fā)明內(nèi)部組織均勻，從而大大增加本發(fā)明的硬度、耐磨性和抗?jié)L動(dòng)疲勞性。

具體實(shí)施方式

下面，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：1.05％，Cr：1.45％，Si：0.3％，Mn：0.4％，Ni：0.03％，Mo：0.12％，Nb：0.035％，S：0.015％，P：0.015％，Al：0.473％，余料為Fe。

上述抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：

S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鎳、鉬、鈮、鋁，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；

S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進(jìn)行軋制，然后調(diào)節(jié)溫度至850℃，保溫30min，降溫至750℃，保溫50min，接著升溫至850℃，保溫50min，降溫至700℃，保溫1.5h，降溫至645℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球；

S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，淬火冷卻至室溫，升溫至260℃，保溫7h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球。

實(shí)施例2

一種抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：1％，Cr：1.5％，Si：0.2％，Mn：0.5％，Ni：0.02％，Mo：0.15％，Nb：0.03％，S：0.02％，P：0.02％，Al：0.505％，余料為Fe。

上述抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：

S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鎳、鉬、鈮、鋁，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；

S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進(jìn)行軋制，然后調(diào)節(jié)溫度至860℃，保溫20min，以5℃/min的速度降溫至740℃，保溫60min，接著以3℃/min的速度升溫至830℃，保溫40min，以20℃/s的速度降溫至690℃，保溫2h，以10℃/s的速度降溫至650℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球，其中，軋制的終軋溫度為880℃；

S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，淬火冷卻至室溫，升溫至270℃，保溫6h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球，其中，淬火溫度為850℃。

實(shí)施例3

一種抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：1.1％，Cr：1.4％，Si：0.4％，Mn：0.3％，Ni：0.04％，Mo：0.1％，Nb：0.04％，S：0.018％，P：0.018％，Al：0.44％，余料為Fe。

上述抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：

S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鎳、鉬、鈮、鋁，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；

S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進(jìn)行軋制，然后調(diào)節(jié)溫度至840℃，保溫40min，以3℃/min的速度降溫至760℃，保溫40min，接著以5℃/min的速度升溫至810℃，保溫60min，以15℃/s的速度降溫至710℃，保溫1h，以15℃/s的速度降溫至640℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球，其中，軋制的終軋溫度為900℃；

S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，淬火冷卻至室溫，升溫至250℃，保溫8h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球，其中，淬火溫度為830℃。

實(shí)施例4

一種抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：1.03％，Cr：1.48％，Si：0.25％，Mn：0.45％，Ni：0.025％，Mo：0.13％，Nb：0.032％，S：0.017％，P：0.017％，Al：0.502％，余料為Fe。

上述抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：

S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鎳、鉬、鈮、鋁，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；

S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進(jìn)行軋制，然后調(diào)節(jié)溫度至855℃，保溫25min，以4.5℃/min的速度降溫至745℃，保溫55min，接著以3.5℃/min的速度升溫至825℃，保溫45min，以18℃/s的速度降溫至695℃，保溫1.8h，以11℃/s的速度降溫至647℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球，其中，軋制的終軋溫度為885℃；

S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，淬火冷卻至室溫，升溫至265℃，保溫6.5h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球，其中，淬火溫度為845℃。

實(shí)施例5

一種抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：1.07％，Cr：1.42％，Si：0.35％，Mn：0.35％，Ni：0.035％，Mo：0.11％，Nb：0.038％，S：0.016％，P：0.016％，Al：0.443％，余料為Fe。

上述抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：

S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鎳、鉬、鈮、鋁，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；

S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進(jìn)行軋制，然后調(diào)節(jié)溫度至845℃，保溫35min，以3.5℃/min的速度降溫至755℃，保溫45min，接著以4.5℃/min的速度升溫至815℃，保溫55min，以16℃/s的速度降溫至705℃，保溫1.2h，以13℃/s的速度降溫至643℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球，其中，軋制的終軋溫度為895℃；

S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，淬火冷卻至室溫，升溫至255℃，保溫7.5h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到抗?jié)L動(dòng)疲勞軸承鋼球，其中，淬火溫度為835℃。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。