一种含Nb高强韧性细晶粒度GCr15轴承钢材料及制备方法技术

本发明专利技术公开一种含Nb的GCr15轴承钢材料，成分按质量百分比包括：C：0.93

【技术实现步骤摘要】
一种含Nb高强韧性细晶粒度GCr15轴承钢材料及制备方法


[0001]本专利技术属于钢铁冶金
，具体涉及一种含Nb高强韧性细晶粒度GCr15轴承钢材料及制备方法。

技术介绍

[0002]飞机、机床等重大装备的核心技术问题之一就是轴承。
[0003]轴承对整个装备制造业的发展水平有着举足轻重的作用。高速、重载、精密的高性能轴承几乎制约着当前整个装备制造业整体关键技术的发展水平，这一类轴承广泛用于高速铁路机车、精密机床、风电、精密轧机、大型发电机组、核泵、石油化工设备、航空发动机、火箭发动机、舰船以及其他国防重装备等关键
，其原材料的性能与质量是提高这类尖端技术产品工作能力、运转精度、稳定性和使用寿命最关键和最直接的环节之一。
[0004]因此，当前急需研发出含Nb高韧性轴承钢GCr15新材料高碳铬轴承钢新材料，以满足轴承工业发展的需求和科技进步以及国防工业的需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是提供一种含Nb高强韧性细晶粒度GCr15轴承钢材料及制备方法，以解决
[0006]为实现上述目的一种含Nb的GCr15轴承钢材料，成分按质量百分比包括：C：0.93～1.05％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.25～0.45、Cr：1.50～1.65％、Al：0.008～0.050％、Cu：0.06～0.10％、Nb：0.010～0.030％。
[0007]优选的，控制以下成分按质量百分比包括：Ni≤0.20％、Mo≤0.20％、P≤0.010％、S≤0.008％、Ti≤0.0010％、O≤0.0005％、As≤0.040％、Sn≤0.030％、Sb≤0.0050％、Pb≤0.0020％、Ca≤0.0005％。
[0008]一种含Nb的GCr15轴承钢材料的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1、冶炼：当钢液C含量≥0.10％、钢液温度≥1620℃时，开始出钢，出钢过程中进行增碳，并添加预融渣、铝锭、合金和白灰，至C含量增到0.85～0.91％；
[0010]S2、LF精炼：按1:1的比例加入预融渣与石灰，同时加入扩散脱氧剂进行扩散脱氧；造白渣后进行调整Nb成分至0.010～0.030％；
[0011]S3、RH精炼：精炼脱氧时产生的白渣，然后采用RH进行真空脱气，然后使用底吹氩气进行软吹；
[0012]S4、连铸：连铸时过热度控制：20～35℃；拉速：0.4～0.43m/min；电磁搅拌时的首搅参数：500A/2Hz，末搅参数：500A/7Hz，电磁搅拌方向依次按照顺时针20s，停5s，逆时针20s进行交替；
[0013]S5、加热轧制：进行一火加热预热温度为600℃，依次经加热1段880～1120℃、加热2段1200～1260℃、均热段1200～1230℃，出炉温度1190～1220℃；二火加热预热温度为800℃，依次经加热1段880～1120℃、加热2段1200～1220℃、均热段1200～1220℃，出炉温度
1180～1220℃。
[0014]优选的，步骤S2中所述预融渣按质量比包括CaO：40～50％；Al2O3：40～50％。
[0015]优选的，步骤S2中所述LF精炼时的所述脱氧方法包括先用Al粒、C粉混合的扩散脱氧剂进行脱氧，再用C粉、SiC粉混合的扩散脱氧剂进行脱氧，所述脱氧剂用量≥2Kg/t。
[0016]优选的，步骤S2中所述精炼脱氧时产生白渣的方法包括进行30min以上的精炼，进一步将白渣精炼时间控制在50min以上。
[0017]优选的，将步骤S2中所述LF精炼终渣成分质量比控制为：CaO：45～58％，SiO2：6～8％，Al2O3：30～35％，MgO：0～5％。
[0018]优选的，步骤S3中所述真空脱气的条件包括在真空度0～67pa下保持时间20～25分钟；所述软吹的时间为25～30分钟。
[0019]优选的，步骤S4中所述连铸中采用铸坯断面为390mm
×
480mm的四机四流连铸机进行连铸；所述铸坯的压下总量19mm，分布方式为2/3/4/5/5。
[0020]优选的，步骤S5中一火加热时在预热段与加热1段的保温时间4～6小时，在加热2段和均热段的保温时间6～8小时；二火加热时在预热段与加热1段的保温时间3～5小时，在加热2段和均热段的保温时间6～8小时；步骤S5中轧制过程使用穿水冷却，终轧温度850～950℃，上冷床600～650℃。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0022]本专利技术制备的GCr15新材料与现有技术在GB/T18254条件下GCr15材料对比，新材料在原材料的基础上，增加了Nb元素以及控制Al含量，可以抑制晶粒长大，又可以析出强化，是控轧控冷过程中最重要的微合金元素之一。
[0023]本专利技术通过稳定电炉出钢碳、进一步限定出钢温度、高碱度渣系、白渣精炼时间等措施，有效控制了新材料中氧含量与夹杂物。
[0024]本专利技术通过连铸坯压下方式：重压下，压下总量19mm，分布方式：2/3/4/5/5，有效提高连铸内部质量，使用该连铸坯性轧制20
‑
80mm材料，压缩比达到了20以上，为轧材的心部质量提供了基础。
[0025]本专利技术制备的GCr15新材料采用两次加热轧制工艺，一次加热轧制开坯高温扩散时间10小时以上，二次加热轧制高温扩散时间10小时以上，每次加热高温扩散时间6小时以上，使得碳化物能得到有效扩散，碳化物水平进一步得到提升。另一方面，轧制过程使用穿水冷却降低终轧温度，终轧温度850～950℃，上冷床600～650℃，有效抑制碳化物网状析出。
附图说明
[0026]图1是本专利技术制备的GCr15轴承钢新材料的横截面实物图；
[0027]图2是本专利技术制备的GCr15轴承钢新材料中心部位的网状碳化物金相显微镜下500倍放大图；
[0028]图3是本专利技术制备的GCr15轴承钢新材料中心部位的网状碳化物金相显微镜下100倍放大图；
[0029]图4是本专利技术制备的GCr15轴承钢新材料中心部位晶粒度在金相显微镜下100倍放大图。
具体实施方式
[0030]以下结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不以任何方式限制本专利技术。
[0031]下述实施例中所涉及的仪器、试剂、材料等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等，可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法、检测方法等，若无特别说明，均为现有技术中已有的常规实验方法、检测方法等。
[0032]一、工艺流程
[0033]ECOARC电炉、LF、RH、方坯连铸
→
加热开坯
→
加热轧制
→
堆冷。
[0034]二、成分设计
[0035][0036]表1、本专利技术制备的GCr15轴承钢材料各成分含量(质量百分比％)
[0037]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含Nb的GCr15轴承钢材料，其特征在于，成分按质量百分比包括：C：0.93～1.05％、Si：0.15～0.35％、Mn：0.25～0.45、Cr：1.50～1.65％、Al：0.008～0.050％、Cu：0.06～0.10％、Nb：0.010～0.030％。2.根据权利要求1所述含Nb的GCr15轴承钢材料，其特征在于，控制以下成分按质量百分比包括：Ni≤0.20％、Mo≤0.20％、P≤0.010％、S≤0.008％、Ti≤0.0010％、O≤0.0005％、As≤0.040％、Sn≤0.030％、Sb≤0.0050％、Pb≤0.0020％、Ca≤0.0005％。3.一种含Nb的GCr15轴承钢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、冶炼：当钢液C含量≥0.10％、钢液温度≥1620℃时，开始出钢，出钢过程中进行增碳；S2、LF精炼：按1:1的比例加入预融渣与石灰，同时加入扩散脱氧剂进行扩散脱氧；造白渣后进行调整Nb成分至0.010～0.030％；S3、RH精炼：采用RH进行真空脱气，然后使用底吹氩气进行软吹；S4、连铸：连铸时过热度控制：20～35℃；拉速：0.4～0.43m/min；电磁搅拌时的首搅参数：500A/2Hz，末搅参数：500A/7Hz，电磁搅拌方向依次按照顺时针20s，停5s，逆时针20s进行交替；S5、加热轧制：进行一火加热预热温度为600℃，依次经加热1段880～1120℃、加热2段1200～1260℃、均热段1200～1230℃，出炉温度1190～1220℃；二火加热预热温度为800℃，依次经加热1段880～1120℃、加热2段1200～1220℃、均热段1200～1220℃，出炉温度1180～1220℃。4.根据权利要求3所述含Nb的GCr15轴承钢材料的制备方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊洪进，卢秉军，王德勇，张兴胜，宋铁鹏，齐锐，
申请(专利权)人：本钢板材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：