本发明属于轴承滚珠材料及制备技术领域，具体涉及一种钴铬钨合金材料，同时还涉及一种采用该材料的用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球及其制备方法，以及采用该钴铬钨合金球的滚珠丝杠轴承。
背景技术：
滚珠丝杠是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于其具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。在由滚珠丝杠作为传动机构的核反应堆装卸料装置传动系统中，装卸料机推杆用轴承属于向心球轴承，轴承由内圈、外圈、卡圈、挡圈和球组成。轴承用于支撑装卸料机推杆组件内的4个滚珠丝杆，通过滚珠丝杆的转动来实现推杆的前后移动。
在由滚珠丝杠作为传动机构的核反应堆装卸料装置传动系统中，轴承需要在核反应堆重水、碱性、辐射环境条件下工作，工况条件恶劣，要求滚动体耐腐蚀、长寿命、可靠性高。目前，常用的轴承滚动体(滚珠)材料一般为轴承钢等。轴承钢又称高碳铬钢，含碳量为1％左右，含铬量为0.5％-1.65％。轴承钢的化学稳定性是有限的，耐腐蚀性能差，在一些比较苛刻的条件下，如航空、航天、核能、化学、石油、食品等领域，需要轴承在高温、高速、腐蚀、真空、无润滑等特殊环境下使用时，钢制轴承已经不能满足使用要求。
现有技术中，钴铬钨合金(CoCrW)是司太立(Stellite)合金中的一种，司太立合金是一种能耐各种类型磨损和腐蚀以及高温氧化的硬质合金。钴铬钨合金是以钴作为主要成分，含有相当数量的铬、钨和少量的镍、钼、硅、碳、铌、钽等合金元素。与其它高温合金不同，钴铬钨合金不是由与基体牢固结合的有序沉淀相来强化，而是由已被固溶体强化的奥氏体fcc基体和基体中分布少量碳化物组成。钴铬钨合金具有平坦的断裂应力-温度关系，但在1000℃以上却显示出比其他高温下具有优异的抗热腐蚀性能。
但是，现有的钴铬钨合金种类较少，往往不能兼顾高温耐腐蚀与高耐磨损性能，还不能满足核反应堆装卸料装置传动系统中滚珠丝杠轴承的使用要求。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种钴铬钨合金材料，兼具高温耐腐蚀和高耐磨损性能，满足核反应堆装卸料装置传动系统中滚珠丝杠轴承的使用要求。
本发明的第二个目的是提供一种用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球。
本发明的第三个目的是提供一种用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球的制备方法。
本发明的第四个目的是提供一种采用上述钴铬钨合金球的滚珠丝杠轴承。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种钴铬钨合金材料，由以下质量百分比的组分组成：钴38％～48％、铬31％～41％、钨16％～18％、镍2％～3％、石墨2％～8％，铁和不可避免的杂质元素总量≤1％。
一种用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球，由以下质量百分比的组分组成：钴38％～48％、铬31％～41％、钨16％～18％、镍2％～3％、石墨2％～8％，铁和不可避免的杂质元素总量≤1％。
本发明的钴铬钨合金材料，以钴、铬、钨、镍和石墨为主要组分，具有良好的强度、耐磨损、耐腐蚀和抗热疲劳性能，能够满足重水、碱性、辐射环境工作条件；采用该钴铬钨合金材料的轴承用合金球，具有耐腐蚀、耐磨损、精度高且使用寿命长等特点，完全能够满足核反应堆装卸料装置传动系统中滚珠丝杠轴承的使用环境和性能要求。
一种上述的用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球的制备方法，包括下列步骤：
1)按配方取原料钴粉、铬粉、钨粉、镍铬合金粉、石墨粉混合，球磨得混合料；
2)将步骤1)所得混合料模压成型，得压坯；
3)将步骤2)所得压坯在1200～1500℃条件下进行真空烧结，保温时间为40～90min，得合金球坯；
4)将步骤3)所得合金球坯进行研磨加工，即得。
步骤1)中，所述球磨是指加入硬质合金磨球和丙酮进行球磨，球磨时间为50～80h。
所述球磨的球料质量比为3:1，丙酮的加入量是使料液体积比为1:5。球料质量比与料液体积比中的料指的是钴粉、铬粉、钨粉、镍铬合金粉、石墨粉混合形成的原料粉体。球磨的作用是使原料粉体分散均匀。
球磨后烘干过筛得混合料。
步骤2)中，所述模压成型的压力为120～150MPa。模压成型是通过自动成型机进行；压制成具有圆球形状的压坯。
步骤3)中，所述真空烧结的真空度<5Pa。
步骤4)中，所述研磨加工是指依次进行粗磨加工、精磨加工、初研加工和精研加工。
所述粗磨加工所用的磨料为SiC、B4C、金刚石微粉复配的组合磨料或SiC、Al3O4、金刚石微粉复配的组合磨料，所用的研磨液为机油；粗磨加工后，合金球的尺寸留量为0.1mm，球形误差和批直径变动量不大于1μm；
所述精磨加工用的磨料为SiC、B4C、金刚石微粉复配的组合磨料或SiC、Al3O4、金刚石微粉复配的组合磨料，所用的研磨液为机油；精磨加工后，合金球的尺寸留量为0.02mm，球形误差和批直径变动量不大于0.8μm。
其中，粗磨加工所用的磨料的粒度为5～10μm。优选的，粗磨加工所用的磨料中，SiC、B4C与金刚石微粉的质量比为(1～3):(1～3):(0.5～1.5)，或者SiC、Al3O4与金刚石微粉的质量比为(1～3):(1～3):(0.5～1.5)。
精磨加工所用的磨料的粒度为2～5μm。优选的，精磨加工所用的磨料中，SiC、B4C与金刚石微粉的质量比为(1～3):(1～3):(0.5～1.5)，或者SiC、Al3O4与金刚石微粉的质量比为(1～3):(1～3):(0.5～1.5)。
粗磨加工中，加工转速为60r/min，压力为2～3MPa；精磨加工中，加工转速为16r/min，压力为1～3MPa。
所述初研加工所用的磨料为SiC、B4C、Al3O4复配的组合磨料，所用的研磨液为机油；初研加工后，合金球的尺寸留量为0.008mm，球形误差和批直径变动量不大于0.4μm；
所述精研加工所用的磨料为SiC、B4C、Al3O4复配的组合磨料，所用的研磨液为机油；精研加工后，合金球的表面粗糙度Ra≤0.02μm，加工精度达到G10～G16。
其中，初研加工所用的磨料的粒度为1～3μm。优选的，初研加工所用的磨料中，SiC、B4C与Al3O4的质量比为(1～3):(1～3):(0.5～1.5)。
精研加工所用的磨料的粒度<1μm。优选的，精研加工所用的磨料中，SiC、B4C与Al3O4的质量比为(1～3):(1～3):(0.5～1.5)。
初研加工中，加工转速为8r/min，压力为1～2MPa；精研加工中，加工转速为6r/min，压力为1～2MPa。
本发明的用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球的制备方法，是将各原料粉体混合球磨后，经模压成型、真空烧结、研磨加工制成的；所得钴铬钨合金材料中，钴、钨的碳化物分布于钴基体以及铬、钨等原子固溶于基体，使合金得到强化，从而提高了材料的硬度和耐磨损性能；所得钴铬钨合金球，具有良好的强度、耐磨损、耐腐蚀和抗热疲劳性能，能够满足核反应堆装卸料装置传动系统中滚珠丝杠轴承的使用环境要求。
本发明的钴铬钨合金球的制备方法，制备的钴铬钨合金球孔隙度≤0.02％，硬度≥HRC59，球形误差≤0.25μm，表面粗糙度≤0.02μm，表面精度达到G10～G16，能够满足作为传动机构的滚珠丝杠轴承的性能要求和精度要求。
一种采用上述的钴铬钨合金球的滚珠丝杠轴承。该滚珠丝杠轴承采用上述的耐高温耐腐蚀的钴铬钨合金球，可满足核反应堆装卸料装置传动系统中滚珠丝杠轴承的使用环境条件，具有耐腐蚀、耐磨损、精度高、使用寿命长等特点。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例的用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球，由以下质量百分比的组分组成：钴39％、铬36％、钨18％、镍3％、石墨3％，余量为铁和不可避免的杂质元素。
本实施例的用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球的制备方法，包括下列步骤：
1)按配方取原料钴粉、铬粉、钨粉、镍铬合金粉、石墨粉，放入球磨筒中，按照球料质量比为3:1、固液体积比为1:5的比例加入硬质合金磨球和分散介质丙酮，球磨60h后取出并烘干过筛，得混合料；
2)将步骤1)所得混合料通过自动成型机模压成型，压制压力为120MPa，得具有圆球形状的压坯；
3)将步骤2)所得压坯置于烧结炉中，在1450℃条件下进行真空烧结(真空度<5Pa)，保温时间为60min，停止加热后随炉冷却到室温得合金球坯；
4)将步骤3)所得合金球坯进行研磨加工，具体如下：
将所得合金球坯放在钢球研磨机上进行粗磨加工，加工时定时加入SiC、B4C、金刚石微粉复配的组合磨料(粒度为5～10μm，SiC、B4C与金刚石微粉的质量比为2:2:1)，研磨液为机油，加工转速为60r/min，压力为2.5MPa；粗磨加工后的合金球尺寸留量为0.1mm，球形误差和批直径变动量不大于1μm；
将粗磨后的合金球放在钢球研磨机上进行精磨加工，加工时定时加入SiC、B4C、金刚石微粉复配的组合磨料(粒度为2～5μm，SiC、B4C与金刚石微粉的质量比为2:2:1)，研磨液为机油，加工转速为16r/min，压力为2MPa；精磨加工后的合金球尺寸留量为0.02mm，球形误差和批直径变动量不大于0.8μm；
将精磨后的合金球放在钢球研磨机上进行初研加工，加工时定时加入SiC、B4C、Al3O4复配的组合磨料(粒度为1～3μm，SiC、B4C与Al3O4的质量比为2:2:1)，研磨液为机油，加工转速为8r/min，压力为1.5MPa；初研加工后的合金球尺寸留量为0.008mm，球形误差和批直径变动量不大于0.4μm；
将初研后的合金球放在钢球研磨机上进行精研加工，加工时定时加入SiC、B4C、Al3O4复配的组合磨料(粒度<1μm，SiC、B4C与Al3O4的质量比为2:2:1)，研磨液为机油，加工转速为6r/min，压力为1.5MPa；精研加工后的合金球表面粗糙度Ra≤0.02μm，加工精度达到G10，即得所述的钴铬钨合金球。
对本实施例所得的钴铬钨合金球进行性能检测，该钴铬钨合金球的致密度＞99.8％，硬度＞HRC 59，球形误差为0.15μm，表面粗糙度为0.015μm，公差等级满足G10级要求。
实施例2
本实施例的用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球，由以下质量百分比的组分组成：钴44％、铬32％、钨17％、镍3％、石墨3％，余量为铁和不可避免的杂质元素。
本实施例的用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球的制备方法，包括下列步骤：
1)按配方取原料钴粉、铬粉、钨粉、镍铬合金粉、石墨粉，放入球磨筒中，按照球料质量比为3:1、固液体积比为1:5的比例加入硬质合金磨球和分散介质丙酮，球磨60h后取出并烘干过筛，得混合料；
2)将步骤1)所得混合料通过自动成型机模压成型，压制压力为120MPa，得具有圆球形状的压坯；
3)将步骤2)所得压坯置于烧结炉中，在1420℃条件下进行真空烧结(真空度<5Pa)，保温时间为60min，停止加热后随炉冷却到室温得合金球坯；
4)将步骤3)所得合金球坯进行研磨加工，具体如下：
将所得合金球坯放在钢球研磨机上进行粗磨加工，加工时定时加入SiC、B4C、金刚石微粉复配的组合磨料(粒度为5～10μm，SiC、B4C与金刚石微粉的质量比为2:2:1)，研磨液为机油，加工转速为60r/min，压力为2.5MPa；粗磨加工后的合金球尺寸留量为0.1mm，球形误差和批直径变动量不大于1μm；
将粗磨后的合金球放在钢球研磨机上进行精磨加工，加工时定时加入SiC、B4C、金刚石微粉复配的组合磨料(粒度为2～5μm，SiC、B4C与金刚石微粉的质量比为2:2:1)，研磨液为机油，加工转速为16r/min，压力为2MPa；精磨加工后的合金球尺寸留量为0.02mm，球形误差和批直径变动量不大于0.8μm；
将精磨后的合金球放在钢球研磨机上进行初研加工，加工时定时加入SiC、B4C、Al3O4复配的组合磨料(粒度为1～3μm，SiC、B4C与Al3O4的质量比为2:2:1)，研磨液为机油，加工转速为8r/min，压力为1.5MPa；初研加工后的合金球尺寸留量为0.008mm，球形误差和批直径变动量不大于0.4μm；
将初研后的合金球放在钢球研磨机上进行精研加工，加工时定时加入SiC、B4C、Al3O4复配的组合磨料(粒度<1μm，SiC、B4C与Al3O4的质量比为2:2:1)，研磨液为机油，加工转速为6r/min，压力为1.5MPa；精研加工后的合金球表面粗糙度Ra≤0.02μm，加工精度达到G10，即得所述的钴铬钨合金球。
对本实施例所得的钴铬钨合金球进行性能检测，该钴铬钨合金球的致密度＞99.9％，硬度＞HRC 59.5，球形误差为0.15μm，表面粗糙度为0.015μm，公差等级满足G10级要求。
实施例3
本实施例的用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球，由以下质量百分比的组分组成：钴48％、铬31％、钨16％、镍2％、石墨2.5％，余量为铁和不可避免的杂质元素。
本实施例的用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球的制备方法，包括下列步骤：
1)按配方取原料钴粉、铬粉、钨粉、镍铬合金粉、石墨粉，放入球磨筒中，按照球料质量比为3:1、固液体积比为1:5的比例加入硬质合金磨球和分散介质丙酮，球磨50h后取出并烘干过筛，得混合料；
2)将步骤1)所得混合料通过自动成型机模压成型，压制压力为130MPa，得具有圆球形状的压坯；
3)将步骤2)所得压坯置于烧结炉中，在1380℃条件下进行真空烧结(真空度<5Pa)，保温时间为40min，停止加热后随炉冷却到室温得合金球坯；
4)将步骤3)所得合金球坯进行研磨加工，具体如下：
将所得合金球坯放在钢球研磨机上进行粗磨加工，加工时定时加入SiC、Al3O4、金刚石微粉复配的组合磨料(粒度为5～10μm，SiC、Al3O4与金刚石微粉的质量比为2:2:1)，研磨液为机油，加工转速为60r/min，压力为2.5MPa；粗磨加工后的合金球尺寸留量为0.1mm，球形误差和批直径变动量不大于1μm；
将粗磨后的合金球放在钢球研磨机上进行精磨加工，加工时定时加入SiC、Al3O4、金刚石微粉复配的组合磨料(粒度为2～5μm，SiC、Al3O4与金刚石微粉的质量比为2:2:1)，研磨液为机油，加工转速为16r/min，压力为2MPa；精磨加工后的合金球尺寸留量为0.02mm，球形误差和批直径变动量不大于0.8μm；
将精磨后的合金球放在钢球研磨机上进行初研加工，加工时定时加入SiC、B4C、Al3O4复配的组合磨料(粒度为1～3μm，SiC、B4C与Al3O4的质量比为2:2:1)，研磨液为机油，加工转速为8r/min，压力为1.5MPa；初研加工后的合金球尺寸留量为0.008mm，球形误差和批直径变动量不大于0.4μm；
将初研后的合金球放在钢球研磨机上进行精研加工，加工时定时加入SiC、B4C、Al3O4复配的组合磨料(粒度<1μm，SiC、B4C与Al3O4的质量比为2:2:1)，研磨液为机油，加工转速为6r/min，压力为1.5MPa；精研加工后的合金球表面粗糙度Ra≤0.02μm，加工精度达到G10，即得所述的钴铬钨合金球。
对本实施例所得的钴铬钨合金球进行性能检测，该钴铬钨合金球的致密度＞99％，硬度＞HRC 59，球形误差为0.15μm，表面粗糙度为0.015μm，公差等级满足G10级要求。
实施例4
本实施例的用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球，由以下质量百分比的组分组成：钴40％、铬33％、钨16％、镍2.5％、石墨8％，余量为铁和不可避免的杂质元素。
本实施例的用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球的制备方法，包括下列步骤：
1)按配方取原料钴粉、铬粉、钨粉、镍铬合金粉、石墨粉，放入球磨筒中，按照球料质量比为3:1、固液体积比为1:5的比例加入硬质合金磨球和分散介质丙酮，球磨80h后取出并烘干过筛，得混合料；
2)将步骤1)所得混合料通过自动成型机模压成型，压制压力为140MPa，得具有圆球形状的压坯；
3)将步骤2)所得压坯置于烧结炉中，在1450℃条件下进行真空烧结(真空度<5Pa)，保温时间为80min，停止加热后随炉冷却到室温得合金球坯；
4)将步骤3)所得合金球坯进行研磨加工，具体如下：
将所得合金球坯放在钢球研磨机上进行粗磨加工，加工时定时加入SiC、Al3O4、金刚石微粉复配的组合磨料(粒度为5～10μm，SiC、Al3O4与金刚石微粉的质量比为3:1:0.5)，研磨液为机油，加工转速为60r/min，压力为2.5MPa；粗磨加工后的合金球尺寸留量为0.1mm，球形误差和批直径变动量不大于1μm；
将粗磨后的合金球放在钢球研磨机上进行精磨加工，加工时定时加入SiC、Al3O4、金刚石微粉复配的组合磨料(粒度为2～5μm，SiC、Al3O4与金刚石微粉的质量比为3:1:0.5)，研磨液为机油，加工转速为16r/min，压力为2MPa；精磨加工后的合金球尺寸留量为0.02mm，球形误差和批直径变动量不大于0.8μm；
将精磨后的合金球放在钢球研磨机上进行初研加工，加工时定时加入SiC、B4C、Al3O4复配的组合磨料(粒度为1～3μm，SiC、B4C与Al3O4的质量比为1:3:1.5)，研磨液为机油，加工转速为8r/min，压力为1.5MPa；初研加工后的合金球尺寸留量为0.008mm，球形误差和批直径变动量不大于0.4μm；
将初研后的合金球放在钢球研磨机上进行精研加工，加工时定时加入SiC、B4C、Al3O4复配的组合磨料(粒度<1μm，SiC、B4C与Al3O4的质量比为1:3:1.5)，研磨液为机油，加工转速为6r/min，压力为1.5MPa；精研加工后的合金球表面粗糙度Ra≤0.02μm，加工精度达到G10，即得所述的钴铬钨合金球。
对本实施例所得的钴铬钨合金球进行性能检测，该钴铬钨合金球的致密度＞99％，硬度＞HRC 60，球形误差为0.15μm，表面粗糙度为0.015μm，公差等级满足G10级要求。
实施例5
本实施例的用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球，由以下质量百分比的组分组成：钴38％、铬41％、钨16.5％、镍2％、石墨2％，余量为铁和不可避免的杂质元素。
本实施例的用于滚珠丝杠轴承的钴铬钨合金球的制备方法，包括下列步骤：
1)按配方取原料钴粉、铬粉、钨粉、镍铬合金粉、石墨粉，放入球磨筒中，按照球料质量比为3:1、固液体积比为1:5的比例加入硬质合金磨球和分散介质丙酮，球磨70h后取出并烘干过筛，得混合料；
2)将步骤1)所得混合料通过自动成型机模压成型，压制压力为150MPa，得具有圆球形状的压坯；
3)将步骤2)所得压坯置于烧结炉中，在1465℃条件下进行真空烧结(真空度<5Pa)，保温时间为90min，停止加热后随炉冷却到室温得合金球坯；
4)将步骤3)所得合金球坯进行研磨加工，具体如下：
将所得合金球坯放在钢球研磨机上进行粗磨加工，加工时定时加入SiC、Al3O4、金刚石微粉复配的组合磨料(粒度为5～10μm，SiC、Al3O4与金刚石微粉的质量比为2:3:1.5)，研磨液为机油，加工转速为60r/min，压力为2.5MPa；粗磨加工后的合金球尺寸留量为0.1mm，球形误差和批直径变动量不大于1μm；
将粗磨后的合金球放在钢球研磨机上进行精磨加工，加工时定时加入SiC、Al3O4、金刚石微粉复配的组合磨料(粒度为2～5μm，SiC、Al3O4与金刚石微粉的质量比为2:3:1.5)，研磨液为机油，加工转速为16r/min，压力为2MPa；精磨加工后的合金球尺寸留量为0.02mm，球形误差和批直径变动量不大于0.8μm；
将精磨后的合金球放在钢球研磨机上进行初研加工，加工时定时加入SiC、B4C、Al3O4复配的组合磨料(粒度为1～3μm，SiC、B4C与Al3O4的质量比为3:2:0.5)，研磨液为机油，加工转速为8r/min，压力为1.5MPa；初研加工后的合金球尺寸留量为0.008mm，球形误差和批直径变动量不大于0.4μm；
将初研后的合金球放在钢球研磨机上进行精研加工，加工时定时加入SiC、B4C、Al3O4复配的组合磨料(粒度<1μm，SiC、B4C与Al3O4的质量比为3:2:0.5)，研磨液为机油，加工转速为6r/min，压力为1.5MPa；精研加工后的合金球表面粗糙度Ra≤0.02μm，加工精度达到G10，即得所述的钴铬钨合金球。
对本实施例所得的钴铬钨合金球进行性能检测，该钴铬钨合金球的致密度＞98.5％，硬度＞HRC 60，球形误差为0.15μm，表面粗糙度为0.015μm，公差等级满足G10级要求。