[发明专利]一种超强超硬高温不锈轴承齿轮钢及制备方法

说明书

一种超强超硬高温不锈轴承齿轮钢，化学元素及其合金元素重量百分配比：C：0.09～0.18％，Mn：≤0.5％，Si：≤0.5％，Cr：11.0～14.0％，Ni：1.50～3.00％，Mo：4.00～6.00％、V：0.50～0.90％，Co：12.0～15.0％，W：0.30～2.00％，Nb：0.02～0.08％，其中Cr/Mo：2～3，V/Nb：25～35，Mo/W：6～12，Co/Mo：2～3，Cr+6Si+4Mo+1.5W+11V+5Nb≤52％，40C+2Mn+4Ni+30N+2Co≥42％，[S]+[P]+[O]+[N]+[H]≤0.0080％。其余为Fe及不可避免的杂质。其制备包括以下工艺过程：成分配比与控制→真空冶炼→钢锭热加工成材→钢材表面复合化学硬化处理→钢材热处理。优点在于，满足服役过程中承受高温及腐蚀环境作用轴承齿轮钢的要求，达到超高强度、超高硬度、高韧性、高温性能、耐腐蚀性能的良好配合。

技术领域

本发明涉及一种金属材料，特别涉及一种超强超硬高温不锈轴承齿轮钢及制备方法，属于冶金技术领域。

背景技术

国内外高性能轴承齿轮钢的发展趋势主要是高强度、高表面硬度、高断裂韧性、耐磨、耐蚀、耐温以及高疲劳强度超长服役寿命。上世纪60年代发展的轴承钢M50和轴承齿轮钢CBS600、CBS1000M、M50NiL以及齿轮16Cr3MoVNb，中等合金元素含量，并采用二次硬化机理，其主要特征是高温性能提高。500℃以上高温回火，可在315℃～480℃温度范围内稳定使用，但其耐蚀性能较差和渗碳处理后表面硬度较低。

随着工业发展，轴承齿轮具有高速、高赫兹应力、高疲劳强度、高温、耐蚀及减重方面的迫切需要，目前已有的钢种无法满足新一代轴承齿轮的工况要求。新发明超强超硬高温不锈轴承齿轮钢，在添加适量的Cr元素，获得要求的耐蚀性能基础上，主要采用碳化物强化机理设计成分，添加一定量的强碳化物形成元素，通过表面渗碳工艺，获得表面超高硬度；添加高量Co细化M₂X相，在合适的热处理工艺下获得低碳马氏体基体上沉淀细小弥散的M₂X相，从而使钢的芯部具有超高强度和高韧性匹配，其抗拉强度Rm≥1900MPa，屈服强度Rp0.2≥1500MPa，其断裂韧性K_IC值可达到90MPa.m^1/2以上。渗碳渗氮表面室温硬度可达到HRC68以上，并在500℃时保持HRC60以上，同时钢具有良好的耐蚀性能，能够满足新一代轴承齿轮用钢的服役要求。