[发明专利]一种含稀土元素的高碳铬轴承钢及制备方法

说明书

本发明涉及一种含稀土元素的高碳铬轴承钢，按重量百分比计，由以下组分组成：C：0.95‑1.05％；Cr：1.4‑1.65％；Si：0.45‑0.75％；Mn：0.95‑1.25％；Ce：0.015‑0.05％；Mo：≤0.10％；Ni≤0.30％；Cu≤0.25％；P≤0.025％；S：≤0.005％；O：≤0.001％；Al：≤0.05％；Ti≤0.003％；余量为Fe和不可避免的杂质。本发明通过对轴承钢合金成分的优化、结合制备工艺的改进，得到技术效果为：轴承钢材料具备低的氧、硫含量，且实验证明，相较于现有GCr15SiMn轴承钢，本发明的改进型GCr15SiMn轴承钢的纯净度和力学性能均得到明显提高，轴承钢的冲击性能提高最优可达70％以上，抗拉强度提高最优可达20％以上，硬度提高最优可达7％以上。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，具体涉及一种含稀土元素的高碳铬轴承钢及制备方法。

背景技术

高碳铬轴承钢不仅具有良好的耐磨性能和抗接触疲劳性能，而且具有一定的弹性、韧性和良好的加工性能，主要用于制造轴承和轴承零件。为了满足恶劣工作条件及高服役寿命的要求，通常要求其具有较高的纯净度和更均匀的组织形态。已有研究表明，影响轴承钢性能的因素可归纳为两个与冶金因素有关的问题：钢的纯净度和均匀性。轴承钢的纯净度是指钢中夹杂物的含量和类型，包括有害元素和气体等的种类和含量等。轴承钢的均匀性是指化学成分的均匀性和碳化物的均匀性。

国内轴承材料的性能差距主要表现在纯净度、组织均匀性与稳定性、表面硬度与芯部强韧性等方面稳定控制上和对轴承服役行为的评定上，结果导致轴承接触疲劳寿命不足，可靠性下降；但国外进口轴承具有价格高、进货渠道繁琐，订货时间长，生产厂家不确定，产品难以稳定和更新等不利因素，制约了我国高性能轴承钢及轴承技术的快速发展；因此研发高性能轴承材料及轴承具有紧迫性和重要性。与此同时，随着目前设备向大型化，特大型化发展，特别有必要在成分设计方面以及钢的纯净度控制方面进行一系列的优化改进，以满足轴承行业以及其他行业所需高性能轴承的需求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种含稀土元素的高碳铬轴承钢及制备方法，在GCr15SiMn钢本身低成本、高淬透性、高耐磨性优势的基础上，进一步提高轴承钢材料的纯净度和力学性能。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明提供一种含稀土元素的高碳铬轴承钢，按重量百分比计，由以下组分组成：C：0.95-1.05％；Cr：1.4-1.65％；Si：0.45-0.75％；Mn：0.95-1.25％；Ce：0.015-0.05％；Mo：≤0.10％；Ni≤0.30％；Cu≤0.25％；P≤0.025％；S：≤0.005％；O：≤0.001％；Al：≤0.05％；Ti≤0.003％；余量为Fe和不可避免的杂质。

高碳铬轴承钢的主要合金元素为Fe、C、Si、Cr、Mn和Ce。其中的Mo、Ni、Cu、P、S、O、Al和Ti为需要控制含量的元素。不可避免的杂质主要是原料自带的杂质，包括Ca、As、Sn、Sb和Pb等。Al在制备过程加入到熔炼炉中，用于终脱氧(控制产品最终的氧含量)。除了前述6种主要合金元素和Al之外，其他元素包括Mo、Ni、Cu、P、S、O、Ti、Ca、As、Sn、Sb、Pb等为非人为主动添加的，而是由原料所引入的杂质或制备工艺所引入的。

需说明的是，上述所列含稀土元素的高碳铬轴承钢的组成，是指最终轴承钢产品中各元素的含量；但在该轴承钢的制备工艺中，可依据该组成百分比进行各主要合金元素的原料配料，铝的配料可按照0＜Al≤0.05％的用量备料。