[发明专利]一种铁路货车用渗碳轴承钢及其制备方法

说明书

本发明涉及一种铁路货车用渗碳轴承钢，圆钢产品纯净度高、组织均匀性好和高的致密度，属于淬透性、拉伸性能和力学性能更优的全新渗碳轴承钢。工艺流程为材料控制→铁水预处理→初炼(电炉或转炉)→LF精炼→真空脱气(VD和或RH)→连铸→连铸坯开坯→中间坯轧制→缓冷→无损检测→按照设计要求热处理。采用提高钢的纯净度总体思路，对钢的有害元素、非金属夹杂物进一步设计，采取真空脱气、连铸、轧制的高效率、大产能、低成本工艺路线，对关键工序进行优化研究和控制，使钢材获得了高的纯净度、高的组织均性和高的致密度。

技术领域

本发明属于铁路用钢技术领域，特别涉及一种铁路货车轴承用渗碳轴承钢及其制备方法。

背景技术

目前，国内使用的铁路货车轴承用渗碳轴承钢采用电渣重熔工艺生产，且已有三十多年的历史。由于电渣重熔工艺生产的钢材具有非金属夹杂物颗粒细小且分布均匀、组织均匀性高和致密度高等诸多质量优势，因此，其质量稳定性一直较好，能够满足铁路货车轴承的性能要求。但电渣重熔工艺生产也存在生产效率、产能非常低，能耗和生产成本非常高等明显的劣势，因此，电渣重熔钢的市场竞争力很低。2006年铁路道部也下发了真空脱气工艺生产铁路货车轴承用渗碳轴承钢的文件——运装货车【2006】220号附件3——铁路货车轴承用真空脱气渗碳轴承钢技术条件(暂行)，但国内钢厂多次试制均未获得成功。现国内公开的专利CN102226252B披露了具有超长接触疲劳寿命的高强韧渗碳轴承钢及其制备方法，其采用真空感应炉和真空自耗炉的特种方法制备，该方法相对于电渣重熔工艺生产效率更低、产能更小、成本更高，因此，其产品不具有市场竞争力。

目前美国铁路货车轴承用钢主要采用真空脱气、模铸工艺生产，2015年TIMKEN公司取得了真空脱气、连铸工艺生产铁路货车轴承用钢的资格。相对于电渣重熔工艺，以上两种方法可大幅度提高生产效率和产能，大幅度降低能耗和生产成本，特别是真空脱气、连铸工艺更加具有竞争优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁路货车轴承用渗碳轴承钢及其制备方法，使其在满足铁路货车轴承用渗碳轴承钢的质量要求基础上，同时产品具有很强的市场竞争力。

本发明是在现有运装货车【2006】220号附件1——铁路货车轴承用电渣重熔渗碳轴承钢技术条件(暂行)和运装货车【2006】220号附件3——铁路货车轴承用真空脱气渗碳轴承钢技术条件(暂行)的基础上，采用提高钢的纯净度总体思路，对钢的有害元素、非金属夹杂物进一步设计，采取真空脱气、连铸、轧制的高效率、大产能、低成本工艺路线，对关键工序进行优化研究和控制，使钢材获得了高的纯净度、高的组织均性和高的致密度。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种铁路货车用渗碳轴承钢，其化学成分按质量百分比％计为C：0.19～0.23，Si：0.20～0.35，Mn：0.45～0.65，Cr：0.45～0.65，Mo：0.20～0.30，Ni：1.65～2.00，Al：0.01～0.05，P≤0.020，S≤0.015，Cu≤0.20，Ca≤0.0010，Ti≤0.0015，O≤0.0010，余量为Fe及不可避免的杂质，产品纯净度高、组织均匀性好和高的致密度，属于淬透性、拉伸性能和力学性能更优的全新渗碳轴承钢。

本发明主要检验项目和优越性能的确定：

①主元素C、Si、Mn、Cr、Ni、Mo、Al在现有铁道部运装货车【2006】220号附件3——铁路货车轴承用真空脱气渗碳轴承钢技术条件(暂行)的基础上，为满足钢淬透性、轴承最终的心部硬度和组织的要求，适当提高了Cr元素含量至0.45～0.65％。