本發(fā)明涉及鋼球技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高強(qiáng)度軸承鋼球及其制備方法。

背景技術(shù)：

軸承的工作條件十分惡劣，在工作時(shí)承受著極大的壓力和摩擦力，所以要求軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性，以及高的彈性極限。因此需嚴(yán)格要求軸承鋼的化學(xué)成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布。

為了增強(qiáng)軸承鋼球的耐磨性、硬度、強(qiáng)度和韌性，通常需要通過球化退火使得軸承鋼球中滲碳體球化得到粒狀珠光體，改善其硬度、切削加工性能、得到理想的淬火組織，再經(jīng)過最終熱處理后，軸承鋼球才能具有高的強(qiáng)度和韌性，以及高的硬度、耐磨性和接觸疲勞抗力，從而提高零件的使用壽命。

目前，我國(guó)軸承鋼球雖然能滿足國(guó)內(nèi)需要，但是與國(guó)外軸承鋼球相比，其耐磨性、強(qiáng)度、硬度、韌性均較低。不合適的球化退火和熱處理工藝，會(huì)導(dǎo)致鋼球內(nèi)部碳化物分布不均勻，使得鋼球性能較低，因此需要提供新的軸承鋼球，來提高軸承鋼球的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種高強(qiáng)度軸承鋼球及其制備方法，本發(fā)明具有良好的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和韌性。

本發(fā)明提出的一種高強(qiáng)度軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：0.85-0.95％，Cr：1.3-1.4％，Si：0.1-0.3％，Mn：0.2-0.4％，Mo：0.1-0.2％，Ni：0.05-0.07％，W：0.08-0.1％，V：0.2-0.3％，Nb：0.1-0.2％，S≤0.01％，P≤0.01％，余料為Fe；

其中，滿足“0.14％＜C-2.3W-0.9V-1.1Nb＜0.46％”的表達(dá)式。

優(yōu)選地，其各組分的重量百分比如下：C：0.88-0.92％，Cr：1.33-1.37％，Si：0.15-0.25％，Mn：0.25-0.35％，Mo：0.12-0.18％，Ni：0.055-0.065％，W：0.085-0.095％，V：0.22-0.28％，Nb：0.13-0.17％，S≤0.01％，P≤0.01％，余料為Fe。

優(yōu)選地，其各組分的重量百分比如下：C：0.9％，Cr：1.35％，Si：0.2％，Mn：0.3％，Mo：0.15％，Ni：0.06％，W：0.09％，V：0.25％，Nb：0.15％，S≤0.01％，P≤0.01％，余料為Fe。

本發(fā)明還提出了上述高強(qiáng)度軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：

S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鉬、鎳、鎢、釩、鈮，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；

S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進(jìn)行軋制，然后調(diào)節(jié)溫度至850-870℃，保溫30-50min，降溫至T1℃，保溫1-2h，接著降溫至640-650℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球，其中，T1＝660+100×(350W+84V+56Nb)，其中，W、V、Nb分別為鎢、釩、鈮在高強(qiáng)度軸承鋼球中的重量百分比；

S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，升溫至800-820℃，保溫40-60min，淬火冷卻至室溫，升溫至510-610℃，保溫2-4h，降溫至180-200℃，保溫4-6h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到高強(qiáng)度軸承鋼球。

優(yōu)選地，在S2中，以40-50℃/h的速度降溫至T1℃。

優(yōu)選地，在S2中，以20-30℃/h的速度降溫至640-650℃。

優(yōu)選地，在S3中，以8-10℃/min的速度升溫至510-610℃，保溫2-4h，以3-5℃/min的速度降溫至180-200℃，保溫4-6h。

本發(fā)明通過C、Cr相互配合，增加其硬度和耐磨性，并與硅、錳、鎳、鉬相互配合，增加其韌性和抗裂性能；并通過限定0.14％＜C-2.3W-0.9V-1.1Nb＜0.46％的關(guān)系式，C與W、V、Nb相互配合分別形成含鎢碳化物、含釩碳化物、含鈮碳化物，三種碳化物相互配合，大大增加本發(fā)明的硬度、強(qiáng)度和耐磨性能，Nb、C相互配合，促使在球化退火過程中，降低珠光體形變溫度，減小珠光體片層間距，促進(jìn)形成球狀滲碳體，并且三種碳化物，可以細(xì)小彌散在鋼球內(nèi)部，相互配合，細(xì)化晶粒，防止球狀碳化物長(zhǎng)大變粗，使其保持在較小粒徑，另外Nb、V相互配合，降低珠光體形變溫度，促進(jìn)C在鋼中均勻擴(kuò)散，從而促進(jìn)球化退火時(shí)形成細(xì)小球狀滲碳體并在鋼球內(nèi)部均勻分散；通過限定T1＝660+100×(350W+84V+56Nb)的關(guān)系式，通過Nb、V相互配合，可以降低珠光體形變溫度、擴(kuò)大球化退火溫度范圍，縮短球化退火時(shí)間，并通過含鎢碳化物、含釩碳化物、含鈮碳化物相互配合，形成細(xì)小球狀滲碳體并在鋼球內(nèi)部均勻分散，大大增加本發(fā)明的強(qiáng)度、韌性和抗裂性，從而為后期的加工和熱處理做好準(zhǔn)備；并通過選用合適的淬火溫度，使得碳化物大量固溶，大大增加本發(fā)明的硬度、強(qiáng)度和耐磨性；再通過回火，配合析出的含鎢碳化物、含釩碳化物、含鈮碳化物，產(chǎn)生二次硬化，進(jìn)一步提高本發(fā)明的強(qiáng)度、硬度和韌性，消除殘余應(yīng)力，增加抗裂性；本發(fā)明通過各元素以合適比例相互配合，并配以合適制備方法，促進(jìn)形成細(xì)小球狀碳化物并在鋼球中均勻分布，縮短球化退火時(shí)間，促進(jìn)碳化物大量固溶，并產(chǎn)生二次硬化，大大增加本發(fā)明的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和韌性。

具體實(shí)施方式

下面，通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

一種高強(qiáng)度軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：0.9％，Cr：1.35％，Si：0.2％，Mn：0.3％，Mo：0.15％，Ni：0.06％，W：0.09％，V：0.25％，Nb：0.15％，S：0.005％，P：0.005％，余料為Fe。

上述高強(qiáng)度軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：

S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鉬、鎳、鎢、釩、鈮，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；

S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進(jìn)行軋制，然后調(diào)節(jié)溫度至860℃，保溫40min，降溫至721℃，保溫1.5h，接著降溫至645℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球；

S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，升溫至810℃，保溫50min，淬火冷卻至室溫，升溫至560℃，保溫3h，降溫至190℃，保溫5h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到高強(qiáng)度軸承鋼球。

實(shí)施例2

一種高強(qiáng)度軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：0.85％，Cr：1.4％，Si：0.1％，Mn：0.4％，Mo：0.1％，Ni：0.07％，W：0.08％，V：0.3％，Nb：0.1％，S：0.01％，P：0.01％，余料為Fe。

上述高強(qiáng)度軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：

S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鉬、鎳、鎢、釩、鈮，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；

S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進(jìn)行軋制，然后調(diào)節(jié)溫度至870℃，保溫30min，以50℃/h的速度降溫至719℃，保溫1h，接著以30℃/h的速度降溫至640℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球；

S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，升溫至820℃，保溫40min，淬火冷卻至室溫，以10℃/min的速度升溫至510℃，保溫4h，以3℃/min的速度降溫至200℃，保溫4h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到高強(qiáng)度軸承鋼球。

實(shí)施例3

一種高強(qiáng)度軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：0.95％，Cr：1.3％，Si：0.3％，Mn：0.2％，Mo：0.2％，Ni：0.05％，W：0.1％，V：0.2％，Nb：0.2％，S：0.008％，P：0.008％，余料為Fe。

上述高強(qiáng)度軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：

S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鉬、鎳、鎢、釩、鈮，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；

S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進(jìn)行軋制，然后調(diào)節(jié)溫度至850℃，保溫50min，以40℃/h的速度降溫至723℃，保溫2h，接著以20℃/h的速度降溫至650℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球；

S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，升溫至800℃，保溫60min，淬火冷卻至室溫，以8℃/min的速度升溫至610℃，保溫2h，以5℃/min的速度降溫至180℃，保溫6h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到高強(qiáng)度軸承鋼球。

實(shí)施例4

一種高強(qiáng)度軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：0.88％，Cr：1.37％，Si：0.15％，Mn：0.35％，Mo：0.12％，Ni：0.065％，W：0.085％，V：0.28％，Nb：0.13％，S：0.007％，P：0.007％，余料為Fe。

上述高強(qiáng)度軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：

S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鉬、鎳、鎢、釩、鈮，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；

S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進(jìn)行軋制，然后調(diào)節(jié)溫度至865℃，保溫35min，以48℃/h的速度降溫至721℃，保溫1.3h，接著以27℃/h的速度降溫至642℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球；

S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，升溫至815℃，保溫45min，淬火冷卻至室溫，以9.5℃/min的速度升溫至540℃，保溫3.5h，以3.5℃/min的速度降溫至195℃，保溫4.5h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到高強(qiáng)度軸承鋼球。

實(shí)施例5

一種高強(qiáng)度軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：0.92％，Cr：1.33％，Si：0.25％，Mn：0.25％，Mo：0.18％，Ni：0.055％，W：0.095％，V：0.22％，Nb：0.17％，S：0.006％，P：0.006％，余料為Fe。

上述高強(qiáng)度軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：

S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鉬、鎳、鎢、釩、鈮，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；

S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進(jìn)行軋制，然后調(diào)節(jié)溫度至855℃，保溫45min，以42℃/h的速度降溫至721℃，保溫1.7h，接著以23℃/h的速度降溫至648℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球；

S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，升溫至805℃，保溫55min，淬火冷卻至室溫，以8.5℃/min的速度升溫至580℃，保溫2.5h，以4.5℃/min的速度降溫至185℃，保溫5.5h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到高強(qiáng)度軸承鋼球。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。