一種高耐磨軸承的專用鋼材及其加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高耐磨軸承的專用鋼材,其坯料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為: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%,稀土金屬:0.12-0.14%,余量為Fe;其中,稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:鈰:2-4%,釹:11-13%,釓:3-5%,镥:4-6%,鏑:5-7%,銪:1-3%,鉺:8-10%,余量為鑭;本發(fā)明還公開了一種高耐磨軸承的加工工藝,包括鍛造、退火、回火、車加工、滲碳和熱處理;本發(fā)明產(chǎn)品具有加工尺寸精度高,產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量穩(wěn)定,性能優(yōu)異,使用壽命長,可靠性高的特點。
【專利說明】一種高耐磨軸承的專用鋼材及其加工工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)械傳動【技術(shù)領(lǐng)域】,涉及一種高耐磨軸承的專用鋼材,具體地說是一 種高耐磨軸承的專用鋼材及其加工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 軸承是當(dāng)代機(jī)械設(shè)備中一種舉足輕重的零部件,它在機(jī)械傳動過程中起固定和減 小載荷摩擦系數(shù)的作用,當(dāng)其它機(jī)件在軸上彼此產(chǎn)生相對運(yùn)動時,用來降低動力傳遞過程 中的摩擦系數(shù)和保持軸中心位置固定的機(jī)件,它的主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體,用以降低 設(shè)備在傳動過程中的機(jī)械載荷摩擦系數(shù)。
[0003] 目前在我國,軸承行業(yè)生產(chǎn)集中度較低,且研發(fā)和創(chuàng)新能力低,由于大多數(shù)企業(yè)在 創(chuàng)新體系的建設(shè)和運(yùn)行、研發(fā)和創(chuàng)新的資金投入、人才開發(fā)等方面仍處于低水平,加上面向 行業(yè)服務(wù)的科研院所走向企業(yè)化,國家已沒有對行業(yè)共性技術(shù)研究的投入,從而削弱了面 向行業(yè)進(jìn)行研發(fā)的功能。
[0004] 同時,制造技術(shù)水平低也是我國軸承行業(yè)面臨的主要問題之一,我國軸承工業(yè)制 造工藝和工藝裝備技術(shù)發(fā)展緩慢,車加工數(shù)控率低,磨加工自動化水平低,尤其是對軸承壽 命和可靠性至關(guān)重要的先進(jìn)熱處理工藝和裝備,如控制氣氛保護(hù)加熱、雙細(xì)化、貝氏體淬火 等覆蓋率低,許多技術(shù)難題攻關(guān)未能取得突破。軸承鋼新鋼種的研發(fā),鋼材質(zhì)量的提高,潤 滑、冷卻、清洗和磨料磨具等相關(guān)技術(shù)的研發(fā),尚不能適應(yīng)軸承產(chǎn)品水平和質(zhì)量提高的要 求。因而造成工序能力指數(shù)低,一致性差,產(chǎn)品加工尺寸離散度大,產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量不穩(wěn)定而 影響軸承的精度、性能、壽命和可靠性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是,克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點,提供一種高耐磨軸承的專 用鋼材及其加工工藝,具有加工尺寸精度高,產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量穩(wěn)定,性能優(yōu)異,使用壽命長,可 靠性高的特點。
[0006] 為了解決以上技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種高耐磨軸承的專用鋼材,其坯料的化學(xué) 成分的質(zhì)量百分比為:c :0· 21-0. 23%,Si :0· 07-0. 09%,Μη :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 彡 0· 025%,P 彡 0· 015%,稀土金屬:0· 12-0. 14%,余量為 Fe。
[0007] 其中,稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:鈰:2-4%,釹:11-13%,釓:3-5%,镥: 4-6%,鏑:5-7%,銪:1-3%,鉺:8-10%,余量為鑭。
[0008] 本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是:提供一種高耐磨軸承的專用鋼材,其坯料的化 學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:C :0· 21%,Si :0· 07%,Μη :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%,稀土金屬:0· 12%, 余量為Fe ; 其中,稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:鈰:4%,釹:13%,釓:5%,镥:6%,鏑:7%,銪: 3%,鉺:10%,余量為鑭。
[0009] 還提供一種高耐磨軸承的專用鋼材,其坯料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:C: 0. 23%, Si :0. 09%, Μη :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%,稀土金屬:0· 14%,余量為 Fe ; 其中,稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:鈰:2%,釹:11%,釓:3%,镥:4%,鏑:5%,銪: 1%,鉺:8%,余量為鑭。
[0010] 還提供一種高耐磨軸承的專用鋼材,其坯料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:C: 0. 22%, Si :0. 08%, Μη :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%,稀土金屬:0· 13%,余量為 Fe ; 其中,稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:鈰:3%,釹:12%,釓:4%,镥:5%,鏑:6%,銪: 2%,鉺:9%,余量為鑭。
[0011] 本發(fā)明提供一種高耐磨軸承的加工工藝,包括鍛造、退火、回火、車加工、滲碳和熱 處理: 鍛造工序:將工件坯料保持在830-850°C下,進(jìn)行自由鍛,時間為16-18分鐘; 退火工序:熱鍛后,在785-795°C保溫10-12分鐘,然后爐冷至235-245°C后保溫6-8分 鐘,最后冷卻至室溫; 回火工序:回火溫度715-725°C,到溫后保溫8-10min,然后空冷至室溫; 車加工工序:將冷卻后的坯料,采用數(shù)控車床加工成圓柱形粗料; 滲碳工序:將粗料置入具有活性滲碳介質(zhì)中,加熱到935-945°C,保溫15-17分鐘; 熱處理工序:熱處理溫度965-975°C,到溫后保溫5-7分鐘,然后采用水冷以1-3°C /s 的冷卻速率將粗料冷卻至室溫。
[0012] 本發(fā)明提供一種高耐磨軸承的加工工藝,包括鍛造、退火、回火、車加工、滲碳和熱 處理: 鍛造工序:將工件坯料保持在830°c下,進(jìn)行自由鍛,時間為18分鐘; 退火工序:熱鍛后,在785°C保溫12分鐘,然后爐冷至235°C后保溫8分鐘,最后冷卻至 室溫; 回火工序:回火溫度715°C,到溫后保溫lOmin,然后空冷至室溫; 車加工工序:將冷卻后的坯料,采用數(shù)控車床加工成圓柱形粗料; 滲碳工序:將粗料置入具有活性滲碳介質(zhì)中,加熱到935°C,保溫17分鐘; 熱處理工序:熱處理溫度965°C,到溫后保溫7分鐘,然后采用水冷以1°C /s的冷卻速 率將粗料冷卻至室溫。
[0013] 本發(fā)明提供一種高耐磨軸承的加工工藝,包括鍛造、退火、回火、車加工、滲碳和熱 處理: 鍛造工序:將工件坯料保持在850°c下,進(jìn)行自由鍛,時間為16分鐘; 退火工序:熱鍛后,在795°C保溫10分鐘,然后爐冷至245°C后保溫6分鐘,最后冷卻至 室溫; 回火工序:回火溫度725°C,到溫后保溫8min,然后空冷至室溫; 車加工工序:將冷卻后的坯料,采用數(shù)控車床加工成圓柱形粗料; 滲碳工序:將粗料置入具有活性滲碳介質(zhì)中,加熱到945°C,保溫15分鐘; 熱處理工序:熱處理溫度975°C,到溫后保溫5分鐘,然后采用水冷以3°C /s的冷卻速 率將粗料冷卻至室溫。
[0014] 本發(fā)明提供一種高耐磨軸承的加工工藝,包括鍛造、退火、回火、車加工、滲碳和熱 處理: 鍛造工序:將工件坯料保持在840°c下,進(jìn)行自由鍛,時間為17分鐘; 退火工序:熱鍛后,在790°C保溫11分鐘,然后爐冷至240°C后保溫7分鐘,最后冷卻至 室溫; 回火工序:回火溫度720°C,到溫后保溫9min,然后空冷至室溫; 車加工工序:將冷卻后的坯料,采用數(shù)控車床加工成圓柱形粗料; 滲碳工序:將粗料置入具有活性滲碳介質(zhì)中,加熱到940°C,保溫16分鐘; 熱處理工序:熱處理溫度970°C,到溫后保溫6分鐘,然后采用水冷以2°C /s的冷卻速 率將粗料冷卻至室溫。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是: 本發(fā)明的成分中的Cr會導(dǎo)致碳及合金元素的嚴(yán)重偏析,軸承會出現(xiàn)共晶碳化物,從而 降低軸承的沖擊韌度;本發(fā)明通過加入稀土金屬,可有效減弱軸承的合金元素偏析現(xiàn)象,可 大幅度提高軸承的沖擊韌度。
[0016] 本發(fā)明的退火工序在熱鍛后不立即冷卻,而是在785-795?保溫10-12分鐘,然后 爐冷后保溫,最后冷卻至室溫;這樣使奧氏體在這個溫度下進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變,形成珠光體,奧 氏體能在較短時間內(nèi)完成球光體轉(zhuǎn)變,避免形成馬氏體,導(dǎo)致鋼變硬,從而使軸承硬度達(dá)到 理想效果,不至于硬度過高或過低。
[0017] 本發(fā)明的軸承由于合金元素的作用,碳及合金元素的嚴(yán)重偏析,軸承會出現(xiàn)共晶 碳化物,從而降低軸承的沖擊韌度;本發(fā)明通過一次回火及溫度控制,從而使軸承的合金元 素偏析現(xiàn)象明顯減弱,可大幅度提高軸承的沖擊韌度。
[0018] 回火處理使軸承各方向組織細(xì)小均勻;可進(jìn)一步減小表面和心部的溫度之差,從 而使表面至心部性能趨于一致;回火后冷卻,可以使組織更為均勻穩(wěn)定,極少出現(xiàn)氣孔及沙 眼,保證了軸承的抗腐蝕性能,起到了意想不到的技術(shù)效果。
[0019] 本發(fā)明通過表面強(qiáng)化熱處理可以細(xì)化晶粒,同時提高軸承的韌性,可以減輕或消 除帶狀組織等缺陷,提高軸承整體沖擊性能,使軸承組織更為均勻穩(wěn)定,極少出現(xiàn)氣孔及沙 目艮,且獲得較好的綜合力學(xué)性能和抗腐蝕性能。
【具體實施方式】
[0020] 實施例1 本實施例提供一種高耐磨軸承的專用鋼材,其坯料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:C: 0. 21%, Si :0. 07%, Μη :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%,稀土金屬:0· 12%,余量為 Fe ; 其中,稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:鈰:4%,釹:13%,釓:5%,镥:6%,鏑:7%,銪: 3%,鉺:10%,余量為鑭。
[0021] 本實施例還提供一種高耐磨軸承的加工工藝,包括鍛造、退火、回火、車加工、滲碳 和熱處理: 鍛造工序:將工件坯料保持在830°C下,進(jìn)行自由鍛,時間為18分鐘; 退火工序:熱鍛后,在785°C保溫12分鐘,然后爐冷至235°C后保溫8分鐘,最后冷卻至 室溫; 回火工序:回火溫度715°C,到溫后保溫lOmin,然后空冷至室溫; 車加工工序:將冷卻后的坯料,采用數(shù)控車床加工成圓柱形粗料; 滲碳工序:將粗料置入具有活性滲碳介質(zhì)中,加熱到935°C,保溫17分鐘; 熱處理工序:熱處理溫度965°C,到溫后保溫7分鐘,然后采用水冷以1°C /s的冷卻速 率將粗料冷卻至室溫。
[0022] 實施例2 本實施例提供一種高耐磨軸承的專用鋼材,其坯料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:C : 0. 23%, Si :0. 09%, Μη :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%,稀土金屬:0· 14%,余量為 Fe ; 其中,稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:鈰:2%,釹:11%,釓:3%,镥:4%,鏑:5%,銪: 1%,鉺:8%,余量為鑭。
[0023] 本實施例還提供一種高耐磨軸承的加工工藝,包括鍛造、退火、回火、車加工、滲碳 和熱處理: 鍛造工序:將工件坯料保持在850°C下,進(jìn)行自由鍛,時間為16分鐘; 退火工序:熱鍛后,在795°C保溫10分鐘,然后爐冷至245°C后保溫6分鐘,最后冷卻至 室溫; 回火工序:回火溫度725°C,到溫后保溫8min,然后空冷至室溫; 車加工工序:將冷卻后的坯料,采用數(shù)控車床加工成圓柱形粗料; 滲碳工序:將粗料置入具有活性滲碳介質(zhì)中,加熱到945°C,保溫15分鐘; 熱處理工序:熱處理溫度975°C,到溫后保溫5分鐘,然后采用水冷以3°C /s的冷卻速 率將粗料冷卻至室溫。
[0024] 實施例3 本實施例提供一種高耐磨軸承的專用鋼材,其坯料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:C : 0. 22%, Si :0. 08%, Μη :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%,稀土金屬:0· 13%,余量為 Fe ; 其中,稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:鈰:3%,釹:12%,釓:4%,镥:5%,鏑:6%,銪: 2%,鉺:9%,余量為鑭。
[0025] 本實施例還提供一種高耐磨軸承的加工工藝,包括鍛造、退火、回火、車加工、滲碳 和熱處理: 鍛造工序:將工件坯料保持在840°C下,進(jìn)行自由鍛,時間為17分鐘; 退火工序:熱鍛后,在790°C保溫11分鐘,然后爐冷至240°C后保溫7分鐘,最后冷卻至 室溫; 回火工序:回火溫度720°C,到溫后保溫9min,然后空冷至室溫; 車加工工序:將冷卻后的坯料,采用數(shù)控車床加工成圓柱形粗料; 滲碳工序:將粗料置入具有活性滲碳介質(zhì)中,加熱到940°C,保溫16分鐘; 熱處理工序:熱處理溫度970°C,到溫后保溫6分鐘,然后采用水冷以2°C /s的冷卻速 率將粗料冷卻至室溫。
[0026] 以上實施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)思想,不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍,凡是 按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想,在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動,均落入本發(fā)明保護(hù)范圍 之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種高耐磨軸承的專用鋼材,其特征在于,其坯料的化學(xué)成分的質(zhì)量百分比 為:C :0· 21-0. 23%,Si :0· 07-0. 09%,Μη :0· 66-0. 68%,Ni :0· 83-0. 85%,Cr :9·卜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 彡 0· 025%,P 彡 0· 015%,稀土金屬:0· 12-0. 14%,余量為 Fe。
2. 如權(quán)利要求1所述的高耐磨軸承的專用鋼材,其特征在于:所述稀土金屬的化學(xué)成 分質(zhì)量百分比為:鈰:2_4%,釹:11-13%,釓:3-5%,镥:4-6%,鏑:5-7%,銪:1-3%,鉺:8-10%, 余量為鑭。
3. 如權(quán)利要求2所述的高耐磨軸承的專用鋼材,其特征在于,其坯料的化學(xué)成分的質(zhì) 量百分比為:C :0· 21%,Si :0· 07%,Μη :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%,稀土金屬:0· 12%,余量為 Fe ; 所述稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:鈰:4%,釹:13%,釓:5%,镥:6%,鏑:7%,銪: 3%,鉺:10%,余量為鑭。
4. 如權(quán)利要求2所述的高耐磨軸承的專用鋼材,其特征在于,其坯料的化學(xué)成分的質(zhì) 量百分比為:C :0· 23%,Si :0· 09%,Μη :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%,稀土金屬:0· 14%,余量為 Fe ; 所述稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:鈰:2%,釹:11%,釓:3%,镥:4%,鏑:5%,銪: 1%,鉺:8%,余量為鑭。
5. 如權(quán)利要求2所述的高耐磨軸承的專用鋼材,其特征在于,其坯料的化學(xué)成分的質(zhì) 量百分比為:C :0· 22%,Si :0· 08%,Μη :0· 67%,Ni :0· 84%,Cr:9. 2%,Μο:0· 56%,V :0· 14%,Nb : 0· 12%,Cu:0. 02%,Ti :0· 20%,B :0· 06%,S :0· 022%,P :0· 013%,稀土金屬:0· 13%,余量為 Fe ; 所述稀土金屬的化學(xué)成分質(zhì)量百分比為:鈰:3%,釹:12%,釓:4%,镥:5%,鏑:6%,銪: 2%,鉺:9%,余量為鑭。
6. 如權(quán)利要求1或2所述的高耐磨軸承的加工工藝,包括鍛造、退火、回火、車加工、滲 碳和熱處理,其特征在于: 所述鍛造工序:將工件坯料保持在830-850°C下,進(jìn)行自由鍛,時間為16-18分鐘; 所述退火工序:熱鍛后,在785-795?保溫10-12分鐘,然后爐冷至235-245?后保溫 6-8分鐘,最后冷卻至室溫; 所述回火工序:回火溫度715-725°C,到溫后保溫8-10min,然后空冷至室溫; 所述車加工工序:將冷卻后的坯料,采用數(shù)控車床加工成圓柱形粗料; 所述滲碳工序:將粗料置入具有活性滲碳介質(zhì)中,加熱到935-945°C,保溫15-17分 鐘; 所述熱處理工序:熱處理溫度965-975?,到溫后保溫5-7分鐘,然后采用水冷以 1-3°C /s的冷卻速率將粗料冷卻至室溫。
7. 如權(quán)利要求6所述的高耐磨軸承的加工工藝,包括鍛造、退火、回火、車加工、滲碳和 熱處理,其特征在于: 所述鍛造工序:將工件坯料保持在830°C下,進(jìn)行自由鍛,時間為18分鐘; 所述退火工序:熱鍛后,在785°C保溫12分鐘,然后爐冷至235°C后保溫8分鐘,最后冷 卻至室溫; 所述回火工序:回火溫度715°C,到溫后保溫lOmin,然后空冷至室溫; 所述車加工工序:將冷卻后的坯料,采用數(shù)控車床加工成圓柱形粗料; 所述滲碳工序:將粗料置入具有活性滲碳介質(zhì)中,加熱到935°C,保溫17分鐘; 所述熱處理工序:熱處理溫度965°C,到溫后保溫7分鐘,然后采用水冷以1°C /s的冷 卻速率將粗料冷卻至室溫。
8. 如權(quán)利要求6所述的高耐磨軸承的加工工藝,包括鍛造、退火、回火、車加工、滲碳和 熱處理,其特征在于: 所述鍛造工序:將工件坯料保持在850°C下,進(jìn)行自由鍛,時間為16分鐘; 所述退火工序:熱鍛后,在795°C保溫10分鐘,然后爐冷至245°C后保溫6分鐘,最后冷 卻至室溫; 所述回火工序:回火溫度725°C,到溫后保溫8min,然后空冷至室溫; 所述車加工工序:將冷卻后的坯料,采用數(shù)控車床加工成圓柱形粗料; 所述滲碳工序:將粗料置入具有活性滲碳介質(zhì)中,加熱到945°C,保溫15分鐘; 所述熱處理工序:熱處理溫度975°C,到溫后保溫5分鐘,然后采用水冷以:TC /s的冷 卻速率將粗料冷卻至室溫。
9. 如權(quán)利要求6所述的高耐磨軸承的加工工藝,包括鍛造、退火、回火、車加工、滲碳和 熱處理,其特征在于: 所述鍛造工序:將工件坯料保持在840°C下,進(jìn)行自由鍛,時間為17分鐘; 所述退火工序:熱鍛后,在790°C保溫11分鐘,然后爐冷至240°C后保溫7分鐘,最后冷 卻至室溫; 所述回火工序:回火溫度720°C,到溫后保溫9min,然后空冷至室溫; 所述車加工工序:將冷卻后的坯料,采用數(shù)控車床加工成圓柱形粗料; 所述滲碳工序:將粗料置入具有活性滲碳介質(zhì)中,加熱到940°C,保溫16分鐘; 所述熱處理工序:熱處理溫度970°C,到溫后保溫6分鐘,然后采用水冷以2°C /s的冷 卻速率將粗料冷卻至室溫。
【文檔編號】C23F17/00GK104195456SQ201410426447
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】陸樹根, 楊忠喜, 馮強(qiáng)龍 申請人:南京創(chuàng)貝高速傳動機(jī)械有限公司