本發(fā)明屬于軸承鋼領(lǐng)域，具體涉及一種精密鑄造軸承鋼。

背景技術(shù)：

軸承是允許兩個部件之間進行受限相對運動的裝置。廣泛應(yīng)用于航空、航天、國防、大型機械設(shè)備等領(lǐng)域，在各種機械機構(gòu)中最重要的部件。軸承壽命是評判軸承優(yōu)劣關(guān)鍵指標，目前軸承常用精密鑄造方法成型，精密鑄件是一種免加工或者加工余量很小的鑄件產(chǎn)品，質(zhì)量要求較高。軸承是機械部件中重要的連接部件部件。但是，已有技術(shù)的軸承精密鑄造存在下列問題：產(chǎn)品的金相及硬度、強度和延伸率均達不到使用要求。

隨著現(xiàn)在設(shè)備制造業(yè)發(fā)展，軸承逐漸由精度的研究轉(zhuǎn)向材料的研究，所以當今高端軸承研究基本上就是軸承材料的研究。隨著機械制造業(yè),特別是汽車、航空、原子能工業(yè)等的迅速發(fā)展,對軸承的性能要求不斷提高,如需要高溫、高速、高負荷、耐蝕等苛刻條件下工作的特種軸承。為適應(yīng)這些軸承的需求,各國相繼研制和開發(fā)了一批具有特殊性能的新鋼種,形成了高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼等軸承材料。

滾動零件軸承包含內(nèi)滾道和外滾道以及大量設(shè)置在它們之間的滾動零件。不同零件對滾動接觸疲勞、磨損和蠕變耐受性，取決于所需的鋼產(chǎn)品應(yīng)用，現(xiàn)代鋼使用鐵和合金元素的各種組合而制造。 普通不銹軸承鋼雖然在大氣及弱腐蝕介質(zhì)中耐腐蝕效果不錯，且具有良好的耐高溫性能和接觸疲勞強度，但在一些惡劣地使用工況下，其耐腐蝕性能和耐磨性能均不能滿足使用要求。

目前，在腐蝕性環(huán)境下服役的軸承材料，大部分奧氏體不銹鋼的硬度低，即使冷作硬化，硬度也不高，且生產(chǎn)工藝難度大；沉淀硬化不銹鋼，其硬度不能很好滿足使用，熱處理工藝復(fù)雜，這兩類鋼不能滿足腐蝕性環(huán)境下服役條件的要求。部分馬氏體不銹軸承鋼不銹鋼雖然有硬度高的特點，但含碳量較高，組織中共晶碳化物形成較多，顆粒粗大，分布不均勻，大部分分布在晶界上，共晶碳化物從加工表面剝落，形成凹坑，影響表面質(zhì)量和加工精度，且在使用過程中，共晶碳化物處形成應(yīng)力集中而產(chǎn)生疲勞裂紋。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高軸承的耐磨，耐腐蝕，耐高溫，成本低，易加工的抗銹精密鑄造軸承鋼。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種精密鑄造軸承鋼，它是由下列重量百分比的組分組成：C：0.95-1.02%，Si：0.15-0.25%，Mn：0.55-0.75%，S：0.035-0.05%，Cr：14-17%，P：0.01-0.02%，Al：0.020-0.035％，N：0.30-0.40%，Mo：0.8-1.0%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選的所述的精密鑄造軸承鋼，它是由下列重量百分比的組分組成：C：0.99%，Si：0.20%，Mn：0.65%，S：0.04%，Cr：15%，P：0.015%，Al：0.025％，N：0.35%，Mo：0.9%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

優(yōu)選的所述精密鑄造軸承鋼是依次經(jīng)過910-1000℃淬火，165℃回火熱處理，回火組織基體為回火馬氏體，回火馬氏體基體上彌散分布共晶碳化物。

本發(fā)明的軸承鋼其各組分的作用及范圍的限定理由如下所述：

碳：碳含量對淬火后的軸承部件的硬度, 維持軸承部件室溫、高溫下的強度，并且提高冷加工性的必須元素。碳溶解度和鉻濃度成反比的關(guān)系，發(fā)明人經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)：如果碳重量百分比增加，那么最終組合物中的碳含量可能減少,當軸承鋼中的碳含量為0.95％以上時，無需通過熱處理在鋼中引入大量的碳，也能獲得足夠的硬度和碳化物的量，當碳含量超過1.02％時，在鋼的制造時形成大的碳化物，該碳化物會嚴重影響軸承部件的滾動疲勞特性和耐磨損性。

硅：硅對基材的固溶強化和提高淬火性有用的元素，發(fā)明人經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)：當軸承鋼中的硅含量為0.15%-0.25%時能使鋼中的氫的吸留量增加并加速氫脆，而當軸承鋼中的硅含量為0.25%以上時，氫容易進入鋼中，容易發(fā)生由氫脆引起的剝落，冷加工性顯著降低。

錳：錳是對基材的固溶強化和提高淬火性有用的元素，錳對鋼的淬透性和淬火前的鋼的硬度有貢獻。發(fā)明人經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)：當錳含量為0.55%-0.75%時，淬火材料的硬度高，當錳含量為0.75%以上時，冷加工性降低。

磷：磷是作為不可避免的雜質(zhì)含有的元素，其在晶界偏析，使冷加工性低下，應(yīng)盡量減少磷的含量，但是，過多降低會導(dǎo)致制鋼成本增加，本發(fā)明所選的磷的范圍為0.01-0.02%，制得的軸承鋼綜合性能最優(yōu)。

硫：硫是作為不可避免的雜質(zhì)含有的元素，其作為 FeS 在晶界析出，是使冷加工性低下的元素。另外，硫與錳等化學鍵合，形成例如硫化錳等非金屬夾雜物析出，該非金屬夾雜物會嚴重影 響軸承的壽命，使?jié)L動疲勞特性低下，因此，應(yīng)盡量降低其含量，但是，過多降低會導(dǎo)致制鋼成本增加，本發(fā)明所選的磷的范圍為0.035-0.05%，制得的軸承鋼綜合性能最優(yōu)。

鉻：鉻是常用的合金元素，用于抗蝕和抗銹。鉻和碳結(jié)合形成碳化物，是提高耐磨損性和冷加工性的元素，鉻是容易偏析的元素，因此，鉻含量超過17%時，粗大的碳化物生成，滾動疲勞特性反而低下。

鋁：鋁作為脫氧元素有效，降低鋼中的氧量，具有提高滾動疲勞特性的作用，提高滾動疲勞特性的元素，控制Al含量在0.020—0.035％的范圍內(nèi)，在保證Al細化晶粒的作用的同時，不至于有過多的Al、形成氧化物、氮化物降低材料的性能。

鉬：鉬賦予重負荷運行中的軸承鋼的韌性，以及特別提供耐熱合金。發(fā)明人經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)：當鉬含量為0.8-1.0%時，鉬可聯(lián)合其他合金元素，改進軸承鋼機械性能例如硬度等。

氮：氮通過與鋁結(jié)合而形成氮化物系非金屬夾雜物，使奧氏體晶粒微細化，從而提高韌性以及滾動疲勞壽命特性，在高溫時鋼加工期間奧氏體中的氮濃度取決于鉻、錳和鉬濃度，因此難以將更多的氮引入組合物中，除非增加這 些合金元素的含量。發(fā)明人經(jīng)過試驗發(fā)現(xiàn)：超過0.4% 而添加時，在鋼中大量地存在氮化物系夾雜物，因此導(dǎo)致滾動疲勞壽命特性降低。另外，在鋼中大量地存在不以氮化物形式生成的氮，從而導(dǎo)致韌性降低。

本發(fā)明將碳、氮、鉻、鉬合理配比，使材料很好的具有了耐蝕耐磨耐溫性能，合理配比的碳能保證材料的淬回火硬度及韌性，用于增加所形成的鋼制品的硬度,合理配比的氮能提高鋼的固溶強度及耐蝕性能，同時加入適量鉻、鉬進一步提高了鋼的強度、硬度、耐蝕、耐溫等物理力學特性，在保證低溫性能的同時，也保證了良好的硬度和耐磨性，以及良好的機械性能和疲勞強度；通過向構(gòu)成軸承鋼添加適量的鉻，能夠抑制脆性剝離，因此，能夠?qū)崿F(xiàn)軸承壽命的延長，并且能夠?qū)崿F(xiàn)降低成本的作用；本發(fā)明所述的不銹軸承鋼在經(jīng)過910-1000℃淬火溫度，165℃的回火溫度下，具有穩(wěn)定的洛氏硬度，平均值維持在 60 HRC；本發(fā)明的軸承鋼還具有優(yōu)良的耐滾動特性，能夠滿足各種功能要求的軸承鋼的制造，因而帶來在產(chǎn)業(yè)上有益的效果。而且軸承鋼組織均勻性好，加工精度高；與其他高合金材料相比較，本發(fā)明的軸承鋼的成本較低。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明,實施例僅用來說明本發(fā)明， 并不限制本發(fā)明的范圍。

實施例1：一種精密鑄造軸承鋼，它是由下列重量百分比的組分組成：C：0.95%，Si：0.15%，Mn：0.55%，S：0.035%，Cr：14%，P：0.01%，Al：0.020％，N：0.30%，Mo：0.8%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，所述精密鑄造軸承鋼是依次經(jīng)過910℃淬火，165℃回火熱處理，回火組織基體為回火馬氏體，回火馬氏體基體上彌散分布共晶碳化物。

實施例2：一種精密鑄造軸承鋼，它是由下列重量百分比的組分組成：C：0.99%，Si：0.20%，Mn：0.65%，S：0.04%，Cr：15%，P：0.015%，Al：0.025％，N：0.35%，Mo：0.9%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，所述精密鑄造軸承鋼是依次經(jīng)過990℃淬火，165℃回火熱處理，回火組織基體為回火馬氏體，回火馬氏體基體上彌散分布共晶碳化物。

實施例3：一種精密鑄造軸承鋼，它是由下列重量百分比的組分組成：C：1.02%，Si：0.25%，Mn：0.75%，S：0.05%，Cr：17%，P：0.02%，Al：0.035％，N：0.40%，Mo：1.0%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)，所述精密鑄造軸承鋼是依次經(jīng)過1000℃淬火，165℃回火熱處理，回火組織基體為回火馬氏體，回火馬氏體基體上彌散分布共晶碳化物。

實施例4：此實施例為現(xiàn)有技術(shù)中廣泛使用的常規(guī)軸承鋼9Cr18,它是由下列重量百分比的組分組成：C：0.9-1.0%，Si：≤0.8，Mn：≤0.8，S：≤0.030，Cr：17.00-19.00%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。

表一為各實施例軸承鋼的接觸疲勞壽命，耐腐蝕性能試驗結(jié)果：

表一

從表一中的實施例1、2、3、4的性能試驗結(jié)果可以看出：本發(fā)明所述的實施例1、2、3的不銹軸承鋼接觸疲勞壽命遠高于實施例4的9Cr18軸承鋼，耐腐蝕性也優(yōu)于對比實施例4的9Cr18軸承鋼。