本发明涉及钢球技术领域,尤其涉及一种内韧外硬轴承钢球。
背景技术:
轴承钢球的工作环境常要承受周期性的载荷、高的接触应力、一定的冲击韧性等,因此要保证轴承钢球的使用寿命就要轴承钢球应具有高而且均匀的硬度、高的耐磨性、高的接触疲劳强度、高的弹性极限和一定的冲击韧性。
目前现有轴承钢球主要采用高碳轴承钢gcr15作为原料,其具有硬度高,耐磨性能好的优点,但是其冲击韧性较低,容易开裂;随着现代技术的发展,轴承的使用量越来越大,对轴承的要求越来越高,现有为满足轴承内韧外硬的特性,需要提供新的轴承钢球。
技术实现要素:
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种内韧外硬轴承钢球,本发明具有良好的韧性、硬度和抗疲劳性能。
本发明提出的一种内韧外硬轴承钢球,其各组分的重量百分比如下:c:0.3-0.35%,cr:10-11%,si:0.22-0.33%,mn:0.2-0.4%,mo:2.1-2.5%,nb:0.01-0.03%,cu:0.04-0.1%,co:4-4.3%,v:0.1-0.2%,s≤0.02%,p≤0.02%和ni,余料为fe;
其中,满足“ni=c×(co-mo)×100”的表达式。
优选地,在内韧外硬轴承钢球的制备过程中,需进行碳氮共渗处理,其中,碳氮共渗的温度为870-890℃,碳氮共渗时间为3-3.5h,氮碳共渗的气氛为丙烷和氨气。
优选地,碳氮共渗的渗层厚度为0.8-1.1mm。
优选地,在内韧外硬轴承钢球的制备过程中,取废钢熔炼,加入碳、铬、硅、锰、钼、铌、铜、钴、钒、镍,粗炼,精炼,出炉浇铸,清洗打磨得到满足上述成分的光滑球形铸锭;取球形铸锭,进行碳氮共渗,淬火,一次深冷,一次回火,二次深冷,二次回火处理得到内韧外硬轴承钢球。
优选地,出炉浇铸的温度为1400-1440℃。
优选地,淬火的具体步骤为:升温至930-980℃,保温70-90min,水淬至室温。
优选地,一次深冷和二次深冷的具体步骤相同,一次回火和二次回火的具体步骤相同。
优选地,深冷的具体步骤为:降温至-60至-65℃,保温50-70min,自然升温至室温。
优选地,回火的具体步骤为:升温至230-250℃,保温3-5h,冷却至室温得到内韧外硬轴承钢球。
本发明通过增加cr含量,来增加本发明的硬度、耐磨性和耐腐蚀性;降低c含量,增加本发明的韧性;并通过限定ni=c×(co-mo)×100的关系式,co、mo协同作用,抑制高温铁素体形成,促进m2x型第二相析出,固溶强化、析出强化,并能提高钢的高温强度,并配以ni平衡cr当量,抑制高温铁素体,保证淬火、深冷、回火处理后存留合适含量的残余奥氏体,大大增加本发明的韧性;并通过各元素的相互配合,使得钢球的内部组织由马氏体、残余奥氏体和弥散分布的纳米级第二相混合组成,再配以合适的淬火、深冷、回火处理,从而使得钢球内部得到均匀细小的再结晶晶粒,并使高含量的合金成分产生固溶强化和第二相析出强化,从而大大增加本发明的硬度、强度和韧性,并使硬度、强度和韧性相互协调;再配以合适的碳氮共渗处理工艺,达到合适的渗层厚度,从而使得钢球表面具有较高的硬度和良好的抗疲劳性;上述各元素以合适比例相互配合,并配以合适的制备工艺,使得本发明具有良好的韧性、硬度和抗疲劳性能。
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
一种内韧外硬轴承钢球,其各组分的重量百分比如下:c:0.33%,cr:10.5%,si:0.28%,mn:0.3%,mo:2.3%,nb:0.02%,cu:0.07%,co:4.15%,v:0.15%,s≤0.02%,p≤0.02%,ni:0.61%,余料为fe。
实施例2
一种内韧外硬轴承钢球,其各组分的重量百分比如下:c:0.3%,cr:11%,si:0.22%,mn:0.4%,mo:2.1%,nb:0.03%,cu:0.04%,co:4.3%,v:0.1%,s≤0.02%,p≤0.02%,ni:0.66%,余料为fe;
其中,在内韧外硬轴承钢球的制备过程中,取废钢熔炼,加入碳、铬、硅、锰、钼、铌、铜、钴、钒、镍,粗炼,精炼,出炉浇铸,清洗打磨得到满足上述成分的光滑球形铸锭,其中,出炉浇铸的温度为1440℃;取球形铸锭,升温至870℃,在丙烷和氨气的气氛中,保温3.5h进行碳氮共渗,升温至930℃,保温90min,水淬至室温,一次深冷,一次回火,二次深冷,二次回火得到内韧外硬轴承钢球,其中,一次深冷和二次深冷的具体步骤相同,一次回火和二次回火的具体步骤相同,深冷的具体步骤为:降温至-60℃,保温70min,自然升温至室温;回火的具体步骤为:升温至230℃,保温5h,冷却至室温得到内韧外硬轴承钢球。
实施例3
一种内韧外硬轴承钢球,其各组分的重量百分比如下:c:0.35%,cr:10%,si:0.33%,mn:0.2%,mo:2.5%,nb:0.01%,cu:0.1%,co:4%,v:0.2%,s≤0.02%,p≤0.02%,ni:0.525%,余料为fe;
其中,在内韧外硬轴承钢球的制备过程中,取废钢熔炼,加入碳、铬、硅、锰、钼、铌、铜、钴、钒、镍,粗炼,精炼,出炉浇铸,清洗打磨得到满足上述成分的光滑球形铸锭,其中,出炉浇铸的温度为1400℃;取球形铸锭,升温至890℃,在丙烷和氨气的气氛中,保温3h进行碳氮共渗,升温至980℃,保温70min,水淬至室温,一次深冷,一次回火,二次深冷,二次回火得到内韧外硬轴承钢球,其中,一次深冷和二次深冷的具体步骤相同,一次回火和二次回火的具体步骤相同,深冷的具体步骤为:降温至-65℃,保温50min,自然升温至室温;回火的具体步骤为:升温至250℃,保温3h,冷却至室温得到内韧外硬轴承钢球。
实施例4
一种内韧外硬轴承钢球,其各组分的重量百分比如下:c:0.32%,cr:10.8%,si:0.25%,mn:0.35%,mo:2.2%,nb:0.025%,cu:0.06%,co:4.2%,v:0.17%,s≤0.02%,p≤0.02%,ni:0.64%,余料为fe;
其中,在内韧外硬轴承钢球的制备过程中,取废钢熔炼,加入碳、铬、硅、锰、钼、铌、铜、钴、钒、镍,粗炼,精炼,出炉浇铸,清洗打磨得到满足上述成分的光滑球形铸锭,其中,出炉浇铸的温度为1430℃;取球形铸锭,升温至875℃,在丙烷和氨气的气氛中,保温3.4h进行碳氮共渗,升温至940℃,保温85min,水淬至室温,一次深冷,一次回火,二次深冷,二次回火得到内韧外硬轴承钢球,其中,一次深冷和二次深冷的具体步骤相同,一次回火和二次回火的具体步骤相同,深冷的具体步骤为:降温至-61℃,保温65min,自然升温至室温;回火的具体步骤为:升温至235℃,保温4.5h,冷却至室温得到内韧外硬轴承钢球。
实施例5
一种内韧外硬轴承钢球,其各组分的重量百分比如下:c:0.34%,cr:10.2%,si:0.3%,mn:0.25%,mo:2.4%,nb:0.015%,cu:0.08%,co:4.1%,v:0.13%,s≤0.02%,p≤0.02%,ni:0.578%,余料为fe;
其中,在内韧外硬轴承钢球的制备过程中,取废钢熔炼,加入碳、铬、硅、锰、钼、铌、铜、钴、钒、镍,粗炼,精炼,出炉浇铸,清洗打磨得到满足上述成分的光滑球形铸锭,其中,出炉浇铸的温度为1410℃;取球形铸锭,升温至885℃,在丙烷和氨气的气氛中,保温3.2h进行碳氮共渗,升温至970℃,保温75min,水淬至室温,一次深冷,一次回火,二次深冷,二次回火得到内韧外硬轴承钢球,其中,一次深冷和二次深冷的具体步骤相同,一次回火和二次回火的具体步骤相同,深冷的具体步骤为:降温至-63℃,保温55min,自然升温至室温;回火的具体步骤为:升温至245℃,保温3.5h,冷却至室温得到内韧外硬轴承钢球。
对实施例1-5进行性能测试,结果如下:
由上表可以看出本发明韧性好,表面硬度高,抗疲劳性能好。
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。