本發(fā)明專利技術(shù)涉及微合金化轎車碳素輪轂軸承用鋼，化學(xué)成分為C0.45～0.70%，Si0.10～0.50%，Mn0.30～0.70%，Cr0.20～0.60%，P≤0.025%，S0.003～0.030%，Mo≤0.1%，Ni≤0.2%，Al≤0.04%，Cu≤0.3%，Ca≤0.001%，Ti≤0.003%，O≤0.001%，As≤0.04%，Sn≤0.03%，Sb≤0.005%，Pb≤0.002%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。制造流程為電爐或轉(zhuǎn)爐—爐外精煉—VD或RH真空脫氣—連鑄—連軋—鋸切—堆冷—精整—表面及內(nèi)部探傷—包裝。本發(fā)明專利技術(shù)輪轂軸承鋼的機(jī)械性能和元素偏析及組織均勻性得到了改善，屬于一種全新的輪轂軸承鋼種。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于特種鋼冶煉
，具體涉及橋車碳素輪轂軸承用鋼及相應(yīng)的制造方法。
技術(shù)介紹
輪轂軸承的主要作用是承重和為輪轂的轉(zhuǎn)動(dòng)提供精確引導(dǎo)，它既承受軸向載荷又承受徑向載荷，是一個(gè)非常重要的零部件。因此對(duì)制作輪轂軸承的原材料輪轂軸承用鋼性能的要求也越來越高，特別是對(duì)材料的耐磨性、淬透性、純凈度及組織均勻性等性能都有著嚴(yán)格的要求。目前國(guó)內(nèi)外的碳素輪轂軸承用鋼G55、C56E2等產(chǎn)品，由于產(chǎn)品質(zhì)量的局限，不能完全滿足高端汽車用戶對(duì)輪轂軸承用鋼的需求，因此，產(chǎn)品性能更優(yōu)的輪轂軸承用鋼的開發(fā)迫在眉睫。根據(jù)輪轂軸承的使用條件，輪轂軸承用鋼必須具備下列性能：高的疲勞強(qiáng)度、彈性強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和韌性，高的耐磨性能，高且均勻的硬度，一定的抗腐蝕能力。此外，用戶在對(duì)材料加工時(shí)，由于需要對(duì)輪轂軸承套圈溝道處進(jìn)行表面淬火，對(duì)鋼材的淬透性能也提出了要求。鋼中的非金屬夾雜物破壞了金屬的連續(xù)性和均勻性。根據(jù)軸承的使用條件，在交變應(yīng)力的作用下，夾雜物易于引起應(yīng)力集中，成為疲勞裂紋源，降低軸承的疲勞壽命。特別是對(duì)于硬脆性?shī)A雜物，如沿軋制方向排列成串狀或點(diǎn)鏈狀的Al2O3夾雜（B類），不變形的點(diǎn)狀或球狀?yuàn)A雜（D類）以及大顆粒點(diǎn)狀或球狀?yuàn)A雜（Ds類），由于其不具有塑性，在加工和使用過程中難以變形，構(gòu)成應(yīng)力集中，使疲勞裂紋萌生期縮短，影響了疲勞性能的提高。為提高最終產(chǎn)品輪轂軸承的使用壽命，鋼材的純凈度非常重要，必須盡可能降低鋼中非金屬夾雜物，特別是不變形的硬脆性?shī)A雜物尺寸和數(shù)量。高端輪轂軸承鋼對(duì)組織均勻性、成份偏析是十分敏感的，特別是中心碳的偏析，它會(huì)導(dǎo)致軸承組織的不均勻，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的性能，降低軸承的使用壽命。因此需要保證鋼材的組織均勻性，降低鋼材的中心碳偏析。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)為滿足輪轂軸承用鋼材的強(qiáng)度、硬度、韌性、耐磨性及淬透性要求，本專利技術(shù)通過對(duì)鋼材化學(xué)成分進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，專利技術(shù)了一種新的微合金化轎車碳素輪轂軸承用鋼C56E2XS。本專利技術(shù)C56E2XS鋼種要求的非金屬夾雜物要求見下表1：表1非金屬夾雜物根據(jù)GB/T10561A法檢驗(yàn)，各類夾雜物最大值不超過表1要求。本專利技術(shù)C56E2XS要求的鋼材檢驗(yàn)中心碳偏析區(qū)域的碳含量不超過正常熔煉碳含量的10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于現(xiàn)有中心碳偏析量。本專利技術(shù)解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種微合金化轎車碳素輪轂軸承用鋼，化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為C：0.45～0.70%，Si：0.10～0.50%，Mn：0.30～0.70%，Cr：0.20～0.60%，P≤0.025%，S：0.003～0.030%，Mo≤0.1%，Ni≤0.2%，Al≤0.04%，Cu≤0.3%，Ca≤0.001%，Ti≤0.003%，O≤0.001%，As≤0.04%，Sn≤0.03%，Sb≤0.005%，Pb≤0.002%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本專利技術(shù)輪轂軸承鋼的化學(xué)成分設(shè)計(jì)依據(jù)入如下：1）C含量的確定C是鋼中最經(jīng)濟(jì)、最基本的強(qiáng)化元素，通過固溶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化可明顯提高鋼的強(qiáng)度，但C過高會(huì)對(duì)鋼的韌性及延性能帶來不利影響。本專利技術(shù)C含量的范圍確定為0.45～0.70%，本專利技術(shù)涉及鋼材屬于中碳鋼范疇；2）Si含量的確定鋼中加入Si，可以強(qiáng)化鐵素體，提高強(qiáng)度、彈性極限和淬透性，但是Si使鋼中的過熱敏感性、裂紋和脫碳傾向增大。本專利技術(shù)Si含量的范圍確定為0.10-0.50%。3）Mn含量的確定Mn作為煉鋼過程的脫氧元素，能提高鋼的淬透性，Mn還能固定鋼中的硫的形態(tài)并形成對(duì)鋼的性能危害較小的MnS和(Fe，Mn)S，減少或抑制FeS的生產(chǎn)，因此鋼中含有少量錳（Mn含量在0.10-0.70%），能提高鋼的純凈度和性能。但鋼中Mn含量過高，會(huì)產(chǎn)生較明顯的回火脆性現(xiàn)象，而且Mn有促進(jìn)晶粒長(zhǎng)大的作用，因此會(huì)導(dǎo)致鋼的過熱敏感性和裂紋傾向性增強(qiáng)，且尺寸穩(wěn)定性降低，對(duì)客戶使用產(chǎn)生不利影響。此外，Mn含量高，還會(huì)降低鋼材抗腐蝕能力，影響最終成品軸承的使用性能。目前國(guó)內(nèi)外中碳碳素輪轂軸承鋼（如G55、C56E2等），其Mn含量一般要求在0.70-0.90%，實(shí)際控制在0.80%左右，由于Mn含量偏高，鋼材表面裂紋多，客戶在加熱鍛造時(shí)易產(chǎn)生開裂，既影響了客戶使用，也降低了成品軸承的使用壽命。為彌補(bǔ)上述產(chǎn)品的不足，鋼中既要添加一定量的Mn元素，從而保留其提高鋼材淬透性和純凈度等有利因素，同時(shí)Mn含量又不宜過高，盡可能降低其不利影響，本專利技術(shù)Mn含量的范圍確定為0.30-0.70%。4）Cr含量的確定Cr是碳化物形成元素，能夠提高鋼的淬透性、耐磨性和耐腐蝕性能。鋼中的Cr，一部分置換鐵形成合金滲碳體，提高鋼材的回火穩(wěn)定性；一部分溶入鐵素體中，產(chǎn)生固溶強(qiáng)化，提高鐵素體的強(qiáng)度和硬度。此外，Cr還能減小鋼的過熱傾向和表面脫碳速度。但Cr含量過高，與鋼中的碳結(jié)合，容易形成大塊碳化物，這種難溶碳化物使鋼的韌性降低，軸承壽命下降，而且Cr含量過高，鋼材的硬度過大，不利于客戶加工使用（客戶一般要求碳素輪轂軸承用鋼的硬度≤255HBW）。目前國(guó)內(nèi)外的碳素輪轂軸承鋼，Cr都作為鋼中的殘余元素，一般要求≤0.2%，不會(huì)特意添加。但本專利技術(shù)考慮到鋼中添加Cr元素能提高鋼材的強(qiáng)度、硬度、耐腐蝕性和耐磨性等性能，從而提升成品軸承的使用壽命，而且還可以彌補(bǔ)因Mn含量偏低導(dǎo)致鋼材淬透性降低的不利影響。但添加的Cr元素過高，會(huì)導(dǎo)致鋼材硬度過大，不利于客戶加工以及易形成難溶碳化物。綜上考慮，本專利技術(shù)根據(jù)Mn的設(shè)計(jì)含量將Cr含量的范圍確定為0.20-0.60%。5）Al含量的確定Al作為鋼中脫氧元素加入，除為了降低鋼水中的溶解氧之外，Al與N形成彌散細(xì)小的氮化鋁夾雜可以細(xì)化晶粒，但Al含量大，鋼水熔煉過程中易形成Al2O3等脆性?shī)A雜，降低鋼水純凈度。本專利技術(shù)Al含量的范圍確定為≤0.04%。6）Ca含量的確定Ca含量會(huì)增加鋼中大尺寸點(diǎn)狀氧化物的數(shù)量和尺寸，同時(shí)由于點(diǎn)狀氧化物硬度高，塑性差，在鋼變形時(shí)其不變形，容易在交界面處形成空隙，使鋼的性能變差。本專利技術(shù)Ca含量的范圍確定為≤0.001%。7）Ti含量的確定Ti對(duì)軸承危害方式是以氮化鈦，碳氮化鈦夾雜物的形式殘留于鋼中。這種夾雜物堅(jiān)硬、呈棱角狀，嚴(yán)重影響軸承的疲勞壽命，特別是在純潔度顯著提高，其他氧化物夾雜數(shù)量很少的情況下，含鈦夾雜物的危害尤為突出。含Ti夾雜物不僅降低軸承的疲勞壽命，而且影響軸承的粗糙度。本專利技術(shù)Ti含量的范圍確定為≤0.003%。8）O含量的確定大量試驗(yàn)表明，氧含量的降低對(duì)提高軸本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種微合金化轎車碳素輪轂軸承用鋼，其特征在于：化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為C：0.45～0.70%，Si：0.10～0.50%，Mn：0.30～0.70%，?Cr：0.20～0.60%，P≤0.025%，S：0.003～0.030%，Mo≤0.1%，Ni≤0.2%，Al≤0.04%，Cu≤0.3%，Ca≤0.001%，Ti≤0.003%，O≤0.001%，As≤0.04%，Sn≤0.03%，Sb≤0.005%，Pb≤0.002%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種微合金化轎車碳素輪轂軸承用鋼，其特征在于：化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為C：
0.45～0.70%，Si：0.10～0.50%，Mn：0.30～0.70%，Cr：0.20～0.60%，P≤0.025%，S：0.003～
0.030%，Mo≤0.1%，Ni≤0.2%，Al≤0.04%，Cu≤0.3%，Ca≤0.001%，Ti≤0.003%，O≤0.001%，
As≤0.04%，Sn≤0.03%，Sb≤0.005%，Pb≤0.002%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.一種制造權(quán)利要求1所述微合金化轎車碳素輪轂軸承用鋼的方法，其特征在于：流...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳敏，李峰，尹青，翟蛟龍，耿克，張劍鋒，黃鎮(zhèn)，鮑儉，阮小江，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江陰興澄特種鋼鐵有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32
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