專利名稱：表面具有下貝氏體結(jié)構(gòu)的軋制軸承鋼及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種1C-1.5Cr型鋼系列的軋制軸承鋼(rolling bearingsteel)。這樣的鋼通常具有下列成分碳 0.85-1.10wt.％硅 0.005-0.6wt.％錳 0.005-0.80wt.％鉻 1.25-2.05wt.％鎳 最高0.35wt.％鉬 最高0.36wt.％其余 鐵及常規(guī)雜質(zhì)具有這種成分的鋼被廣泛用于制備軋制軸承部件(rolling bearingcomponent)。從鐵素體結(jié)構(gòu)出發(fā)，這種鋼經(jīng)過奧氏體化熱處理，之后，經(jīng)淬火處理，得到最終部件的馬氏體表面結(jié)構(gòu)。這種馬氏體結(jié)構(gòu)相對堅硬，具有較好的基本性質(zhì)。在對軋制接觸疲勞壽命(contact fatiguelife)和韌度感興趣的應(yīng)用場合下，則使用滲碳鋼(carburised steel)。滲碳鋼及其熱處理成本昂貴，而且其相關(guān)的熱處理通常復(fù)雜得多。
EP0896068A1公開了一種軸承鋼的貝氏體硬化方法。為了達到這種目的，處于鐵素體狀態(tài)的起始物料，經(jīng)奧氏體化處理，之后淬火，得到最終的貝氏體結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的是提供一種具有改進性質(zhì)的鋼，特別是具有改進的軋制接觸疲勞和較好的韌度性質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明，這可以通過使鐵素體狀態(tài)的鋼經(jīng)過變形處理(deformation)而得以實現(xiàn)。這種變形處理可以是熱處理，也可以是冷處理。如果采用熱變形(warm deformation)處理，優(yōu)選在鐵素體相中進行變形處理，即在低于700℃的溫度下進行。在熱成形(warmforming)中，變形所得到的位錯晶胞會在加熱到硬化溫度的過程中形成微細的亞晶粒(sub-grain)，從而得到一種更精細的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是采用下貝氏體硬化(lower barnitic hardening)方法處理的結(jié)果。
進一步講，這種鋼要采用軋制的方法進行成形。優(yōu)選地，如果從鋼管(tube)出發(fā)來制備軋制軸承部件的環(huán)圈(ring)，那么進行冷變形(cold deformation)處理，在此過程中，環(huán)圈本身也是從鋼管以較少的機械切削操作而制得的。這意味著較少的材料損耗。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果使用冷軋(cold rolling)，奧氏體的起始溫度(start temperature)和終止溫度(finish temperature)會降低，也即從鐵素體向奧氏體的轉(zhuǎn)化會在較低的溫度下進行，而且在同樣的溫度時會更加徹底。貝氏體的轉(zhuǎn)化時間優(yōu)選至少為180分鐘。除了降低軋制的、更具體為冷軋的奧氏體化溫度外，馬氏體的起始溫度也降低了約30℃，大大低于250℃。一般來說，其顯微結(jié)構(gòu)(microstructure)顯示出更精細的晶粒。貝氏體優(yōu)選包括能夠額外延長軋制軸承部件使用壽命的下貝氏體(lowerbarnite)，所述的軋制軸承部件是由該種鋼所制備的。
當然，在變形處理時，也可以從其它的、作為鋼管的物件出發(fā)。例如，可以是初級成形過程(車削、銑削)后的部件或環(huán)狀物。冷成形(cold forming)包括軋制、鍛壓、成形等。
在與球形碳化物(spheroidal carbide)的交界處，鐵素體的亞晶粒邊界可能是奧氏體成核位(nuclination site)；與未經(jīng)變形處理的、在同樣條件下奧氏體化的1C-1.5Cr相比，這會使得奧氏體晶粒的尺寸細化。
優(yōu)選使用相對較純的鋼，即氧含量最高為9ppm，硫含量最高為0.004wt.％，鈦含量最高為15ppm，磷含量最高為0.015wt.％。
為了表明在制備軋制軸承圈時冷軋相對于熱軋(hot rolling)的有益效果，本發(fā)明進行了對比試驗。除了冷軋和熱軋外，兩種樣品的熱處理完全相同。試驗表明，熱軋的球形滾柱軸承(roller bearing)的L10相對壽命是52-157百萬轉(zhuǎn)，置信水平為106～95。
而在同樣的試驗條件下，冷軋圈的L10壽命超過294百萬轉(zhuǎn)。盡管對于本發(fā)明的保護范圍不是必須的，但確實是由于鐵素體基體的冷軋，而使位錯形成了亞晶粒。而亞晶粒的形成導(dǎo)致了更精細的奧氏體。淬火在馬氏體起始溫度之上的溫度開始。
上面所述的處理是提高碳含量通常較低的軋制軸承鋼的軋制接觸疲勞壽命的方法。這樣的鋼通常要進行滲碳處理或碳氮共滲處理，以將其表面硬度提高到足夠的大小。在奧氏體化處理過程中，變形率(％deformation)對于所得到的奧氏體晶粒的大小有影響。相對較低的變形會形成晶粒粒徑為幾μm的較粗的材料。然而，如果進行相當?shù)淖冃危绯^30％、更具體超過60％，晶粒大小就會降低，明顯低于2μm。
應(yīng)該注意，本發(fā)明的保護范圍不限于上面所述的實施方式，而是由所附的權(quán)利要求書所決定。
權(quán)利要求
1.一種制備軋制軸承鋼的方法，包括提供一鐵素體的1C-1.5Cr型鋼，使所述的鋼奧氏體化，隨后進行淬火，得到最終的貝氏體結(jié)構(gòu)，其特征在于，將所述的鋼在鐵素體狀態(tài)下進行變形處理。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述的變形包括冷變形。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述的變形至少為30％。
4.如進行的權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述的奧氏體化溫度在800～900℃之間。
5.如進行的權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述的淬火溫度低于250℃。
6.如進行的權(quán)利要求之一所述的方法，其中，所述的淬火處理得到下貝氏體。
7.一種制備1C-1.5Cr型鋼滾柱軸承圈的方法，包括對鐵素體基體結(jié)構(gòu)的鋼管進行冷軋；將所述的鋼管分割成環(huán)圈；使所述的鋼奧氏體化，隨后進行淬火，得到貝氏體結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)進行的權(quán)利要求所述方法之一制備的軋制軸承鋼，其中，至少其表面包括貝氏體結(jié)構(gòu)，而不包括馬氏體結(jié)構(gòu)。
9.用權(quán)利要求8所述的軋制軸承鋼制備的軋制軸承部件。
10.如權(quán)利要求9所述的軋制軸承部件，其包括球形滾柱軸承部件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從1C－1.5Cr型系列鋼制備軋制軸承部件如軋制軸承圈的方法,以及由所述的方法所制得的軋制軸承部件。至少軋制軸承部件的表面具有貝氏體結(jié)構(gòu)。業(yè)已發(fā)現(xiàn),與未經(jīng)冷軋?zhí)幚淼牟考啾?所述結(jié)構(gòu)的使用壽命明顯增加。優(yōu)選采用下貝氏體結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)可從通常的、鐵素體的1C－1.5Cr型鋼制得。在奧氏體化處理之前,所述的鋼進行冷變形處理。淬火,使之得到貝氏體結(jié)構(gòu)。
文檔編號C21D9/36GK1347462SQ00806210
公開日2002年5月1日 申請日期2000年4月7日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月15日
發(fā)明者約阿基姆·福格爾斯特倫, 約翰·邁克爾·貝斯威克, 艾丹·邁克爾·克里根, 哈恩·英厄馬爾·斯特蘭德爾 申請人:Skf工程研究中心公司