本发明涉及钢球技术领域，尤其涉及一种抗滚动疲劳轴承钢球及其制备方法。
背景技术：
轴承钢是特种钢产品中要求最为严格的产品，轴承工作条件十分恶劣，在工作时承受着极大的压力和摩擦力，所以要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限和高的抗滚动疲劳性能。因此需严格要求轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布。
目前，我国轴承钢球的性能较低，在使用过程中容易在钢球表面或内部产生裂纹，导致钢球的抗滚动疲劳性能低下，因此需要提供新的轴承钢球，来提高轴承钢球的性能。
技术实现要素：
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗滚动疲劳轴承钢球及其制备方法，本发明通过各元素以合适比例相互配合，并以合适的球化退火工艺，阻止网状碳化物形成，促进球状碳化物的形成并均匀分布，使得本发明具有良好的加工性、韧性、抗裂性，并配以合适的热处理工艺，使得本发明内部组织均匀，从而大大增加本发明的硬度、耐磨性和抗滚动疲劳性。
本发明提出的一种抗滚动疲劳轴承钢球，其各组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，余料为Fe；
其中，满足“Al＝C-16.5Nb”的表达式。
优选地，其各组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，余料为Fe。
优选地，其各组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，余料为Fe。
本发明还提出了上述抗滚动疲劳轴承钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、熔炼：取废钢熔炼，加入碳、铬、硅、锰、镍、钼、铌、铝，粗炼，精炼，出炉浇铸得到满足上述成分的铸锭；
S2、球化退火：取S1中得到的铸锭，进行轧制，然后调节温度至840-860℃，保温20-40min，降温至740-760℃，保温40-60min，接着升温至810-830℃，保温40-60min，降温至690-710℃，保温1-2h，降温至640-650℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球；
S3、热处理：取S2中得到的中间钢球，淬火冷却至室温，升温至250-270℃，保温6-8h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到抗滚动疲劳轴承钢球。
优选地，在S2中，轧制的终轧温度为880-900℃。
优选地，在S2中，取S1中得到的铸锭，进行轧制，然后调节温度至840-860℃，保温20-40min，以3-5℃/min的速度降温至740-760℃，保温40-60min，接着以3-5℃/min的速度升温至810-830℃，保温40-60min，以15-20℃/s的速度降温至690-710℃，保温1-2h，以10-15℃/s的速度降温至640-650℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球。
优选地，在S3中，淬火温度为830-850℃。
本发明通过增加C含量，来增加本发明的耐磨性和硬度，并配合适含量的Cr，来进一步增加本发明的硬度，并通过Ni、Mo相互配合，增加本发明的韧性，和抗裂性能；通过限定Al＝C-16.5Nb的关系式，C、Nb、Al以合适比例配比，使得在球化退火过程中，Nb对C原子产生很强的拖拽作用，并且Nb、Al配合，降低珠光体形变温度，减小珠光体片层间距，Nb可以形成Nb(C，N)析出，在珠光体相变过程中，阻止C的长程扩散，从而减小珠光体的片层间距，从两方面作用达到细化珠光体的作用，并与适量Al配合，进一步细化珠光体片间距，增加强韧性；Nb与Al配合，降低珠光体形变温度，加快球化进程，缩短球化时间，增加形变储能，从而促进C在钢中均匀扩散，并配合NbC可以改变铁素体和渗碳体之间的界面能，使珠光体产生离异共析，变得不规则，使得网状碳化物更加破碎，从而促进球化退火时形成球状渗碳体并在钢球内部均匀分散，通过循环球化退火工艺，并配合Nb、Al、C的作用，大大缩短了球化退火的时间，使得碳化物球化完全并均匀分布在钢球中，从而大大增加本发明的加工性能、韧性和抗裂性能；另外Al、Nb可以形成细小的碳化物和氮化物，配合Cr元素，达到阻止球状碳化物长大，细化晶粒的作用，从而进一步增加本发明的机械性能；通过选用合适的淬火温度，使得碳化物固溶进入奥氏体，增加本发明的硬度和强度，并通过淬火、回火，增加本发明的强度、韧性，消除残余应力，增加本发明的抗裂性；本发明通过各元素以合适比例相互配合，并以合适的球化退火工艺，阻止网状碳化物形成，促进球状碳化物的形成并均匀分布，使得本发明具有良好的加工性、韧性、抗裂性，并配以合适的热处理工艺，使得本发明内部组织均匀，从而大大增加本发明的硬度、耐磨性和抗滚动疲劳性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种抗滚动疲劳轴承钢球，其各组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％，余料为Fe。
上述抗滚动疲劳轴承钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、熔炼：取废钢熔炼，加入碳、铬、硅、锰、镍、钼、铌、铝，粗炼，精炼，出炉浇铸得到满足上述成分的铸锭；
S2、球化退火：取S1中得到的铸锭，进行轧制，然后调节温度至850℃，保温30min，降温至750℃，保温50min，接着升温至850℃，保温50min，降温至700℃，保温1.5h，降温至645℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球；
S3、热处理：取S2中得到的中间钢球，淬火冷却至室温，升温至260℃，保温7h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到抗滚动疲劳轴承钢球。
实施例2
一种抗滚动疲劳轴承钢球，其各组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％，余料为Fe。
上述抗滚动疲劳轴承钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、熔炼：取废钢熔炼，加入碳、铬、硅、锰、镍、钼、铌、铝，粗炼，精炼，出炉浇铸得到满足上述成分的铸锭；
S2、球化退火：取S1中得到的铸锭，进行轧制，然后调节温度至860℃，保温20min，以5℃/min的速度降温至740℃，保温60min，接着以3℃/min的速度升温至830℃，保温40min，以20℃/s的速度降温至690℃，保温2h，以10℃/s的速度降温至650℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球，其中，轧制的终轧温度为880℃；
S3、热处理：取S2中得到的中间钢球，淬火冷却至室温，升温至270℃，保温6h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到抗滚动疲劳轴承钢球，其中，淬火温度为850℃。
实施例3
一种抗滚动疲劳轴承钢球，其各组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％，余料为Fe。
上述抗滚动疲劳轴承钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、熔炼：取废钢熔炼，加入碳、铬、硅、锰、镍、钼、铌、铝，粗炼，精炼，出炉浇铸得到满足上述成分的铸锭；
S2、球化退火：取S1中得到的铸锭，进行轧制，然后调节温度至840℃，保温40min，以3℃/min的速度降温至760℃，保温40min，接着以5℃/min的速度升温至810℃，保温60min，以15℃/s的速度降温至710℃，保温1h，以15℃/s的速度降温至640℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球，其中，轧制的终轧温度为900℃；
S3、热处理：取S2中得到的中间钢球，淬火冷却至室温，升温至250℃，保温8h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到抗滚动疲劳轴承钢球，其中，淬火温度为830℃。
实施例4
一种抗滚动疲劳轴承钢球，其各组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％，余料为Fe。
上述抗滚动疲劳轴承钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、熔炼：取废钢熔炼，加入碳、铬、硅、锰、镍、钼、铌、铝，粗炼，精炼，出炉浇铸得到满足上述成分的铸锭；
S2、球化退火：取S1中得到的铸锭，进行轧制，然后调节温度至855℃，保温25min，以4.5℃/min的速度降温至745℃，保温55min，接着以3.5℃/min的速度升温至825℃，保温45min，以18℃/s的速度降温至695℃，保温1.8h，以11℃/s的速度降温至647℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球，其中，轧制的终轧温度为885℃；
S3、热处理：取S2中得到的中间钢球，淬火冷却至室温，升温至265℃，保温6.5h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到抗滚动疲劳轴承钢球，其中，淬火温度为845℃。
实施例5
一种抗滚动疲劳轴承钢球，其各组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％，余料为Fe。
上述抗滚动疲劳轴承钢球的制备方法，包括如下步骤：
S1、熔炼：取废钢熔炼，加入碳、铬、硅、锰、镍、钼、铌、铝，粗炼，精炼，出炉浇铸得到满足上述成分的铸锭；
S2、球化退火：取S1中得到的铸锭，进行轧制，然后调节温度至845℃，保温35min，以3.5℃/min的速度降温至755℃，保温45min，接着以4.5℃/min的速度升温至815℃，保温55min，以16℃/s的速度降温至705℃，保温1.2h，以13℃/s的速度降温至643℃，空冷至室温，冷镦，光磨得到中间钢球，其中，轧制的终轧温度为895℃；
S3、热处理：取S2中得到的中间钢球，淬火冷却至室温，升温至255℃，保温7.5h，冷却至室温，硬磨，初研，精研得到抗滚动疲劳轴承钢球，其中，淬火温度为835℃。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。