一种轴承用钢的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种轴承用钢，其特征在于，按质量百分比计，包括有C：0.70%～0.95%，Si：1.80%～2.50%，Mn：0.10%～0.30%，Cr：0.70%～1.50%，P≤0.02%，S：0.003%～0.012%，Al：0.01%～0.05%，O≤0.0015%，Ti≤0.0030%，其余为铁和不可避免的杂质。采用上述技术方案，本发明提供了一种轴承用钢，其可有效较少轴承使用时因白色组织转变而引起的疲劳剥落；同时还大大降低了大块状的共晶碳化物、碳化物偏析以及脆性氧化物夹杂的形成，从而提高了轴承的疲劳寿命，更加可靠。
【专利说明】一种轴承用钢
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种轴承用钢。
【背景技术】
[0002]随着汽车技术的不断发展，汽车发动机周边设备的设计要求越来越紧凑，而且也要求具有更高的效率，如发电机、电磁离合器、张紧轮等附件；正是由于这些原因，这些设备中所使用的滚动轴承也就要求能够承受更高的温度、更高的转速以及更大的载荷，比如，汽车发电机用轴承要求具有越来越高的承载能力，同时其工作温度也将达到15(T18(TC。现在的轿车发电机输出功率一般都在1000瓦以上，其工作电流也一般在70-110Α，有的甚至超过200Α，高的输出功率必然对发电机用轴承提出了高的挑战。对这些高效能、高温下所使用的轴承进行失效分析时发现，大部分轴承中都产生了一种新型的早期剥落现象，称之为“白色组织(WEA)”剥落，通常这种剥落在滚动面次表层一定深度内出现，呈黑色针状或者白色条带状。
[0003]在轴承材料领域，使用最为广泛的是高碳铬轴承钢GCrl5，由于其具有较高的C含量和Gr含量，使得其容易形成大块状的共晶碳化物、碳化物偏析以及数量众多而分布不均的脆性氧化物夹杂，同时，轴承在滚动疲劳过程中会出现白色组织(WEA)，极大的影响了轴承的疲劳寿命和可靠度。
【发明内容】
[0004]本发明的目的:为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种轴承用钢，其可有效较少轴承使用时因白色组织转变而引起的疲劳剥落；同时还大大降低了大块状的共晶碳化物、碳化物偏析以及脆性氧化物夹杂的形成，从而提高了轴承的疲劳寿命，更加可靠。
[0005]本发明的技术方案:一种轴承用钢，其特征在于，按质量百分比计，包括有C:0.70%~0.95%, Si:1.80%~2.50%, Mn:0.10%~0.30%, Cr:0.70%"1.50%, P ≤ 0.02%, S:
0.003%~0.012%, Al:0.01%~0.05%, O ≤ 0.0015%, Ti ≤ 0.0030%，其余为铁和不可避免的杂质。
[0006]采用上述技术方案，C为获得最终产品所必需的疲劳强度和耐磨性的一种有效元素，当C含量低于0.70%的钢淬火所得到的马氏体硬度低，耐磨性差，将严重降低疲劳强度和耐磨性，当C含量超过0.95%时，块状共晶碳化物以及碳化物偏析将出现恶化趋势；
Si是为了提高材料强度、提高钢的淬透性，尤其能抑止在滚动疲劳过程中白色组织(WEA)的形成，提高材料的疲劳强度，当Si含量低于1.80%时，将起不到该抑止作用，当Si含量超过2.50%时，该作用也变差，且产品的韧性也将变差；
Mn是一种提高钢的强度、提高钢的淬透性的有益元素，当Mn含量低于0.10%时，其使得钢的强度、淬透性不够，当Mn含量高于0.30%时，产品的强度、淬透性会恶化；
Cr是一种提高钢的强度、提高钢的淬透性、减少块状共晶碳化物形成的有益元素，当Cr含量低于0.70%时，其作用效果不够，当Cr含量高于1.50%时，产品的强度性能将严重恶化，并且这时块状共晶碳化物将容易出现；
P能使钢的塑性及韧性明显下降，特别是在较低温度下，更容易出现冷脆，为有害元素。但另一方面，在低碳钢中含有较高的硫和磷，有利于提高钢的切削性能，在轴承钢中磷P总是以有害元素出现，在本发明中磷规定不超过0.02% ；
在钢中S是以MnS形式存在，当S含量低于0.003%时，由于形成的硫化物不足以包覆生成的氧化物夹杂，使得脆性氧化物夹杂的危害不能降低，不能起到作用，另外，当硫S含量高于0.010%时，由于过多的硫化物夹杂，导致其疲劳特性恶化；
铝有脱氧和使晶粒细化的作用，当Al含量低于0.010%时，这些作用变得非常微弱，当Al含量超过0.05%时，将使产品韧性恶化，并使夹杂物增多；
在钢中O以氧化物形式存在，形成的氧化物属于脆性夹杂物，过多的氧元素会对滚动疲劳寿命有严重损害；
Ti在钢中以TiN形式出现，形成的夹杂物属于脆性夹杂物，过多的钛元素会对其疲劳寿命有严重损害。
[0007]因此，该组分的钢，其可有效较少轴承使用时因白色组织转变而引起的疲劳剥落；同时还大大降低了大块状的共晶碳化物、碳化物偏析以及脆性氧化物夹杂的形成，从而提高了轴承的疲劳寿命，更加可靠。
[0008]本发明的进一步设置:所述的S的含量与O的含量比值为7~14。
[0009]采用上述进一步设置，限制S含量与O含量的比值为7~14，当该比值低于7时，钢中形成的硫化物不足以包覆生成的氧化物夹杂，当该比值高于14时，又会形成过量的硫化物夹杂，对材料的疲劳寿命严重损害。
[0010]本发明的再进一步设置'2.6% ( Cr+ Mn +Si ( 4.0%。
[0011]采用上述再进一步设置，限制Cr、Mn、Si的含量之和是为了保证钢抑制滚动疲劳过程中白色组织(WEA)的产生，以及保证一定的淬透性以及疲劳强度。
【具体实施方式】
[0012]实施例1:
一种轴承用钢，按质量百分比计，包括有C:0.70%, S1:1.80%, Mn:0.20%, Cr:0.70%, P:
0.01%, S:0.003，Al:0.01%, O:0.0003%, T1:0.0030%，其余为铁和不可避免的杂质。
[0013]通过高炉——电炉——连续浇铸法生产具有上述成分的钢材，得到150 X 150mm的方坯，之后通过初轧和轧制成45_直径的圆钢测量沿轧制方向的氧化物和硫化物夹杂，并检测碳化物形态，同时也检测了常规GCrl5钢作为对比，结果如下表所示:
【权利要求】
1.一种轴承用钢，其特征在于，按质量百分比计，包括有C:0.70%~0.95%，Si:`1.80%~2.50%, Mn:0.10%~0.30%, Cr:0.70%"1.50%, P ≤0.02%, S:0.003%~0.012%, Al:`0.01%~0.05%, O≤0.0015%, Ti≤0.0030%，其余为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的轴承用钢，其特征在于:所述的S的含量与O的含量比值为`7 ~14。
3.根据权利要求1或2所述的轴承用钢，其特征在于:2.6% ≤Cr+ Mn +Si ≤ 4.0%。
【文档编号】C22C38/34GK103938099SQ201410156269
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】刘斌 申请人:人本集团有限公司