本发明涉及钢球制备领域，具体地，涉及一种高硬度钢球及其制备方法。
背景技术：
：滚珠轴承是滚动轴承的一种，将球形合金钢珠安装在内钢圈和外钢圈的中间，以滚动方式来降低动力传递过程中的摩擦力和提高机械动力的传递效率，滚珠轴承由于其内部钢球硬度的限制，因此不能承受较大的重载荷。技术实现要素：本发明的目的是提供一种高硬度钢球及其制备方法，解决了滚珠轴承由于其内部钢球硬度的限制，因此不能承受较大的重载荷的问题。为了实现上述目的，本发明提供了一种高硬度钢球的制备方法，所述制备方法包括：（1）将原料在真空环境下进行熔炼，扒渣、脱氧后得到合金液；（2）将所述合金液冷却至1400-1420℃后加入模具进行成型，得到钢球坯体；（3）将所述钢球坯体进行第一次退火处理，得到钢球坯体m，其中，第一次退火温度为540-560℃，保温时间为1-2h；（4）将所述钢球坯体m进行第二次退火处理，得到钢球坯体n，其中，第二次退火温度为340-380℃，保温时间为30-50min；（5）将所述钢球坯体n冷却至室温得到高硬度钢球。本发明还提供了一种高硬度钢球，所述高硬度钢球由上述的制备方法制得。通过上述技术方案，本发明提供了一种高硬度钢球的制备方法，所述制备方法包括：将原料在真空环境下进行熔炼，扒渣、脱氧后得到合金液；将所述合金液冷却至1400-1420℃后加入模具进行成型，得到钢球坯体；将所述钢球坯体进行第一次退火处理，得到钢球坯体m，其中，第一次退火温度为540-560℃，保温时间为1-2h；将所述钢球坯体m进行第二次退火处理，得到钢球坯体n，其中，第二次退火温度为340-380℃，保温时间为30-50min；将所述钢球坯体n冷却至室温得到高硬度钢球；通过对钢球制备工艺的优化，使得制得的钢球具备较高的硬度，将制得的钢球应用于滚珠轴承，能有效提高其承受载荷。本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本发明提供了一种高硬度钢球的制备方法，所述制备方法包括：（1）将原料在真空环境下进行熔炼，扒渣、脱氧后得到合金液；（2）将所述合金液冷却至1400-1420℃后加入模具进行成型，得到钢球坯体；（3）将所述钢球坯体进行第一次退火处理，得到钢球坯体m，其中，第一次退火温度为540-560℃，保温时间为1-2h；（4）将所述钢球坯体m进行第二次退火处理，得到钢球坯体n，其中，第二次退火温度为340-380℃，保温时间为30-50min；（5）将所述钢球坯体n冷却至室温得到高硬度钢球。在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的钢球的硬度，所述原料的成分按重量百分比包括：c：0.1-0.25%、si：0.35-0.45%、cu：0.02-0.04%、mg：0.05-0.07%、ti：0.14-0.23%、v：0.04-0.06%、ca：0.015-0.018%、s：0.01-0.02%、p：0.08-0.09%、mo：0.06-0.09%和余量fe。在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的钢球的硬度，步骤（1）的脱氧过程还包括加入脱氧剂，所述脱氧剂的原料至少包括：铝矾土、铁粉、铝粉、碳化硅和电石。在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高制得的钢球的硬度，相对于100重量份的铝矾土，所述铁粉的用量为20-40重量份，所述铝粉的用量为5-12重量份，所述碳化硅的用量为2-10重量份，所述电石的用量为1-5重量份。在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高钢球表面的光滑度，在步骤（5）中，所述制备方法还包括将冷却至室温后的钢球坯体n进行打磨。在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高钢球表面的光滑度，所述打磨的方法为：利用研磨液对所述钢球坯体n进行循环冲洗，其中，循环冲洗的时间为10-20h。在本发明的一种优选的实施方式中，为了进一步提高钢球表面的光滑度，所述研磨液的原料至少包括膨润土、炭黑、二氧化硅、硅酸钠、棕榈酸和去离子水；其中，相对于100重量份的膨润土，所述炭黑的用量为5-12重量份，所述二氧化硅的用量为2-10重量份，所述硅酸钠的用量为5-10重量份，所述棕榈酸的用量为20-40重量份，所述去离子水的用量为300-500重量份。本发明还提供了一种高硬度钢球，所述高硬度钢球由上述的制备方法制得。以下将通过实施例对本发明进行详细描述。实施例1将原料在真空环境下进行熔炼，扒渣、脱氧（脱氧过程中的脱氧剂的原料至少包括：100g铝矾土、20g铁粉、5g铝粉、2g碳化硅和1g电石）后得到合金液；将所述合金液冷却至1400℃后加入模具进行成型，得到钢球坯体；将所述钢球坯体进行第一次退火处理，得到钢球坯体m，其中，第一次退火温度为540℃，保温时间为1h；将所述钢球坯体m进行第二次退火处理，得到钢球坯体n，其中，第二次退火温度为340℃，保温时间为30min；将所述钢球坯体n冷却至室温，利用研磨液（研磨液的原料至少包括100g膨润土、5g炭黑、2g二氧化硅、5g硅酸钠、20g棕榈酸和300g去离子水）对所述钢球坯体n进行循环冲洗（循环冲洗的时间为10h），得到高硬度钢球a1；其中，所述原料的成分按重量百分比包括：c：0.1%、si：0.35%、cu：0.02%、mg：0.05%、ti：0.14%、v：0.04%、ca：0.015%、s：0.01%、p：0.08%、mo：0.06%和余量fe。实施例2将原料在真空环境下进行熔炼，扒渣、脱氧（脱氧过程中的脱氧剂的原料至少包括：100g铝矾土、40g铁粉、12g铝粉、10g碳化硅和5g电石）后得到合金液；将所述合金液冷却至1420℃后加入模具进行成型，得到钢球坯体；将所述钢球坯体进行第一次退火处理，得到钢球坯体m，其中，第一次退火温度为560℃，保温时间为2h；将所述钢球坯体m进行第二次退火处理，得到钢球坯体n，其中，第二次退火温度为380℃，保温时间为50min；将所述钢球坯体n冷却至室温，利用研磨液（研磨液的原料至少包括100g膨润土、12g炭黑、10g二氧化硅、10g硅酸钠、40g棕榈酸和500g去离子水）对所述钢球坯体n进行循环冲洗（循环冲洗的时间为20h），得到高硬度钢球a2；其中，所述原料的成分按重量百分比包括：c：0.25%、si：0.45%、cu：0.04%、mg：0.07%、ti：0.23%、v：0.06%、ca：0.018%、s：0.02%、p：0.09%、mo：0.09%和余量fe。实施例3将原料在真空环境下进行熔炼，扒渣、脱氧（脱氧过程中的脱氧剂的原料至少包括：100g铝矾土、30g铁粉、8g铝粉、5g碳化硅和3g电石）后得到合金液；将所述合金液冷却至1410℃后加入模具进行成型，得到钢球坯体；将所述钢球坯体进行第一次退火处理，得到钢球坯体m，其中，第一次退火温度为550℃，保温时间为1.5h；将所述钢球坯体m进行第二次退火处理，得到钢球坯体n，其中，第二次退火温度为360℃，保温时间为40min；将所述钢球坯体n冷却至室温，利用研磨液（研磨液的原料至少包括100g膨润土、8g炭黑、5g二氧化硅、7g硅酸钠、30g棕榈酸和400g去离子水）对所述钢球坯体n进行循环冲洗（循环冲洗的时间为15h），得到高硬度钢球a3；其中，所述原料的成分按重量百分比包括：c：0.2%、si：0.4%、cu：0.03%、mg：0.06%、ti：0.19%、v：0.05%、ca：0.016%、s：0.015%、p：0.085%、mo：0.07%和余量fe。对比例1按照实施例3的方式进行，不同的是，第一次退火温度为500℃，保温时间为0.5h，第二次退火温度为300℃，保温时间为20min，得到高硬度钢球d1。对比例2按照实施例3的方式进行，不同的是，第一次退火温度为600℃，保温时间为2.5h，第二次退火温度为400℃，保温时间为60min，得到高硬度钢球d2。对比例3按照实施例3的方式进行，不同的是，所述原料的成分按重量百分比包括：c：0.3%、si：0.5%、cu：0.05%、mg：0.08%、ti：0.25%、v：0.07%、ca：0.02%、s：0.03%、p：0.1%、mo：0.1%和余量fe，得到高硬度钢球d3。对比例4按照实施例3的方式进行，不同的是，所述原料的成分按重量百分比包括：c：0.08%、si：0.3%、cu：0.01%、mg：0.03%、ti：0.12%、v：0.02%、ca：0.012%、s：0.008%、p：0.06%、mo：0.04%和余量fe，得到高硬度钢球d4。测试例将制得的高硬度钢球a1-a3，d1-d4进行硬度测定和表面粗糙度测定，硬度测定方法按照tb/t1255-2014标准进行，表面粗糙度测定按照gb/t1031-2009标准进行。表1实施例编号硬度（hvi）表面粗糙度（ra）实施例18010.014实施例28110.016实施例38090.017对比例17230.025对比例27150.026对比例37050.028对比例47120.021通过上述表格数据可以得出，在本发明范围内制得的高硬度钢球a1-a3具备较高的硬度，且其表面较为光滑，而在本发明范围外制得的高硬度钢球d1-d4的性能较低。以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。当前第1页12