含氮不锈轴承钢及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种含氮不锈轴承钢及制备方法，其中轴承钢的各组分重量百分含量为：C：0.25～0.45％；Cr：14.00～17.00％；W：0.50～3.00％；Mo≤0.80％；Ni≤3.00％；Co≤0.50％；Cu≤0.20％；N：0.10～0.50％；Si≤1.00％；Mn≤1.00％；S≤0.02％；P≤0.03％；余量为Fe。制备方法步骤含：a、真空熔炼；b、电渣重熔；c、锻造；d、热处理。该轴承钢为含氮马氏体不锈轴承钢，其耐蚀性能、力学性能、耐温性能好，硬度高，作为轴及轴承可以服役于宇航、海洋、风电、铁路、石化、食品、造纸、智能等腐蚀性环境。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，其中轴承钢的各组分重量百分含量为：C：0.25～0.45％；Cr：14.00～17.00％；W：0.50～3.00％；Mo≤0.80％；Ni≤3.00％；Co≤0.50％；Cu≤0.20％；N：0.10～0.50％；Si≤1.00％；Mn≤1.00％；S≤0.02％；P≤0.03％；余量为Fe。制备方法步骤含：a、真空熔炼；b、电渣重熔；c、锻造；d、热处理。该轴承钢为含氮马氏体不锈轴承钢，其耐蚀性能、力学性能、耐温性能好，硬度高，作为轴及轴承可以服役于宇航、海洋、风电、铁路、石化、食品、造纸、智能等腐蚀性环境。【专利说明】
本专利技术涉及一种不锈钢，特别涉及一种含氮马氏体不锈轴承钢及其制备方法。
技术介绍
轴承是各类机械装备的重要零部件，在国民经济和国防领域中占有极其重要的地位，轴承材料是轴承的基础，轴承在不同的服役工况条件下，对轴承材料的要求是不同的。如:高压、冲击服役条件下要求材料具有高的力学性能；磨损疲劳服役工况要求材料耐磨抗疲劳；长寿命、高可靠性要求材料具有高均匀性、高加工精度特性；考虑材料的经济性要求材料成本低、且可加工性强；在宇航、海洋、风电、铁路、石化、食品、造纸等腐蚀性环境下，不仅要求材料耐蚀不锈，而且更多要求耐压、耐磨、耐冲击，更有甚者要求长寿命、高可靠性等，因此，多样性成为轴承材料目前重点研究发展的方向之一。轴承是各类机械装备的重要零部件，在国民经济和国防领域中占有极其重要的地位，轴承材料是轴承的基础，轴承在不同的服役工况条件下，对轴承材料的要求是不同的。如:高压、冲击服役条件下要求材料具有高的力学性能；磨损疲劳服役工况要求材料耐磨抗疲劳；长寿命、高可靠性要求材料具有高均匀性、高加工精度特性；考虑材料的经济性要求材料成本低、且可加工性强；在宇航、海洋、风电、铁路、石化、食品、造纸等腐蚀性环境下，不仅要求材料耐蚀不锈，而且更多要求耐压、耐磨、耐冲击，更有甚者要求长寿命、高可靠性等，因此，多样性成为轴承材料目前重点研究发展的方向之一。目前，在腐蚀性环境下服役的轴承材料，有lCrl8Ni9Ti (3YC32)、0Crl7Nil2Mo2 (3YC20)奥氏体不锈钢，这些不锈钢的硬度低，即使冷作硬化，硬度也不高，且生产工艺难度大；0Crl7Ni7Al (3YC30)、0Crl7Ni4Cu4Nb(6YC5)沉淀硬化不锈钢，其硬度〈HRC48，热处理工艺复杂，这两类钢不能满足腐蚀性环境下服役条件的要求。使用最多的是9Crl8和9Crl8Mo(6YC9)马氏体不锈轴承钢以及综合性能最好的0Cr40Ni55A13 (6YC2B)耐蚀轴承合金，这些不锈钢虽然有硬度高(可达HRC55以上)的特点，但9Crl8和9Crl8Mo的含碳量较高，组织中共晶碳化物形成较多，颗粒粗大，分布不均匀，大部分分布在晶界上，共晶碳化物从加工表面剥落，形成凹坑，影响表面质量和加工精度，且在使用过程中，共晶碳化物处形成应力集中而产生疲劳裂纹源，从而影响轴承使用寿命；0Cr40Ni55A13属高合金材料，铁仅为微量，而材料中的铬及镍含量高、价格贵，并且该材料无磁性，在轴承套圈加工时无法采用常规的磁性夹持加工，须采用镶套磁性材料再磁性夹持加工的加工方法，因此，该轴承合金材料及加工成本都非常闻。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，该轴承钢为含氮马氏体不锈轴承钢，其耐蚀性能、力学性能、耐温性能好，硬度高，作为轴及轴承可以服役于宇航、海洋、风电、铁路、石化、食品、造纸、智能等腐蚀性环境。本专利技术所述含氮不锈轴承钢，各组分重量百分含量为:C:0.25~0.45% ；Cr:14.0O ~17.00%；ff:0.50 ~3.00%；Μο ( 0.80%；Ni ( 3.00%；Co ( 0.50%；Cu ( 0.20%；N:0.10 ~0.50% ；Si ( 1.00% ；Mn ( 1.00% ；S ( 0.02% ；P ( 0.03% ;余量为 Fe。上述的含氮不锈轴承钢，较好的技术方案是，各组分重量百分含量为:C:0.30 ~0.40 % ；Cr:14.00 ~17.00 % ；ff:0.50 ~3.00 % ；Mo ^ 0.80 % ；Ni ( 3.00% ；Co ( 0.50% ；Cu ( 0.20% ；N:0.15 ~0.35% ；Si ( 1.00% ；Μη ( 1.00% ；S ≤ 0.02% ；Ρ ( 0.03% ;余量为 Fe。上述组分中Cr+W+Mo为15~18%，以保证钢的抗蚀、耐温及高硬度性能；Ni+Co+Cu+Mn ( 1.0%，保障钢的退火及淬回火硬度性能。含氮不锈轴承钢的制备方法，有以下步骤:I)真空感应炉熔炼按照上述的配比将Fe、Cr、W放入真空感应炉中1550~1650°C高温精炼20~40分钟，再加入C熔化后，氮气保护下加入FeCrN，1480~1550°C相对低温精炼10~20分钟后，浇铸成电渣电极棒；2)电渣重熔用CaF2、A1203、CaO及MgO作为渣料，将渣料加热至熔融状态，倒入电渣炉结晶器中，步骤I)所得电渣电极棒缓慢下降并插入熔融渣料中，通电，调整重熔电流，其电流为3500±1500A、电压为43±5V，缓慢熔化电极棒，熔化钢液滴穿过熔融渣层，电渣重熔成电渣,定;3)锻造步骤2)所得的电渣锭热加至1000~1220°C，保温I~4h，1080~1220°C高温上下垂直轴线锻造开坯，1000~1150°C相对的低温垂直轴线四面精锻或自由模锻锻造成品棒材，总锻造比≥4 ；4)热处理步骤3)所述的棒材进行退火一淬火一深冷一回火的热处理，其各环节工艺参数如下:(I)退火工艺:750 ~85(TC X2 ~8h ;(2)淬火工艺:950~1050°C Χ0.5~2h，空冷或油冷；(3)深冷处理:-80°C X8~16h空升；(4)回火工艺:200 ~300°C X2 ~6h 或 475°C X2 ~4h。步骤4)所述钢热处理退火后硬度HB ( 300、淬回火后HRC≥48。当Cr+W+Mo为15~18 %，Ni+Co+Cu+Mn≤1.0 %时，所述钢热处理退火状态硬度HB ( 260，淬回火态硬度HRC≥55。所述渣料各组分重量百分含量为=CaF2S 65-68% ,Al2O3为12-20 %、CaO为10%，MgO 为 5-13%。本专利技术所述轴承钢，其中主要元素的作用为:C、N是钢奥氏体强烈形成元素，C含量越多，马氏体钢淬火后强度及硬度越高，过高则钢的韧性显著下降，也影响钢的耐蚀性；N节约贵金属镍奥氏体形成元素，提高了钢的固溶强度及耐蚀性能，但过高则增加熔炼工艺技术及冶金铸锭内部质量控制的难度，因此，本专利技术C的百分含量为0.25~0.45%，N为0.10~0.50%。Cr、Mo、W都是钢铁素体形成元素，也是提高钢耐蚀性的主要元素。在马氏体不锈钢中Cr含量低了达不到不锈的目的，Cr、Mo、W含量太高易出现δ铁素体，且降低马氏体转变点Ms，使钢难以淬硬。Cr、W是碳化物形成元素，提高了回火稳定性，增大钢的耐温性能，本专利技术Cr的百分含量为14.00~17.00%、W为0.50~3.00%,Mo ( 0.80%。所述的成分组成中应同时含有一定量的W及少量Mo，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含氮不锈轴承钢，其特征在于，各组分重量百分含量为：C：0.25～0.45％；Cr：14.00～17.00％；W：0.50～3.00％；Mo≤0.80％；Ni≤3.00％；Co≤0.50％；Cu≤0.20％；N：0.10～0.50％；Si≤1.00％；Mn≤1.00％；S≤0.02％；P≤0.03％余量为Fe。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李济林，代礼斌，万红，何曲波，王金太，董明雷，黄敏，
申请(专利权)人：重庆材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85