一種高碳鉻軸承鋼及其制造方法

專利名稱：：一種高碳鉻軸承鋼及其制造方法
技術領域：
：本發明涉及軸承鋼，特別屬于高碳鉻軸承鋼成分及其制造工藝。
背景技術：
：軸承鋼依據鋼中碳含量和用途的不同，可分為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、中碳軸承鋼、不銹軸承鋼、高溫軸承鋼。隨著高碳鉻軸承鋼的用途的不斷擴大和軸承廠家對軸承，特別是大型、特殊用途的軸承的不斷研究，人們在追求更高的鋼的純潔度和碳化物均勻性的同時，對高碳鉻軸承鋼的組織和性能的要求也在不斷提高，希望高碳鉻軸承鋼的淬透性越高越好，同時，鋼中的晶粒度越細越好。例如，人們希望高碳鉻軸承鋼在氧含量低于0.0007%以下和鋼中晶粒度達到8級以上(ASTMA112檢驗標準)的前提下，J6/16(英寸)》60HRC和10/16(英寸)》46服C。鋼的淬透性是指鋼被淬透的能力，或者淬火時所能得到的淬硬層深度。鋼的淬透性可用淬透性指數Jd/unit,其中J一Jominy;d—距淬火端面的距離(英寸或mm);unit—測定淬透性指數的單位距離(英寸或mm)。影響鋼的淬透性的因素主要有鋼的化學成分、奧氏體的晶粒大小、奧氏體化狀態(加熱溫度和加熱時間)、鋼中碳化物原始組織。鋼的晶粒度是指單位面積上的晶粒數目。晶粒越多，晶粒度級數越高。影響鋼的晶粒度的因素主要有鋼的化學成分、鋼中碳化物均勻性、鋼材或鋼坯的加熱工藝、淬火工藝。人們為提高高碳鉻軸承鋼的淬透性而開發的常見鋼號有中國的GCr4、GCrl5、GCrl5SiMn、GCrl5SiMo、GCrl8Mo;日本的SUJ1、SUJ2、SUJ3、SUJ4、SUJ5;美國的A485Gradel、A485Grade2、A485Grade3、A485Grade4(見表1)。中國的高碳鉻軸承鋼(GB/T18254-2002—附件1)鋼號中，GCr4由于鉻含量和錳含量較低，其淬透性低于GCrl5;GCrl5、GCrl5SiMn、GCrl5SiMo、GCrl8Mo的端淬硬度為61HRC的點，由于沒有限定鋼中的鋁含量和氮含量以5及其他有害元素的含量，其淬透深度在4llmm范圍內波動；晶粒度在68級(ASTMA112檢驗標準)，其中達到8級的比例為50%;6-7級的比例為50%。日本的高碳鉻軸承鋼鋼號中，SUJ1由于鉻含量和錳含量較低，其淬透性低于SUJ2;SUJ2、SUJ3、SUJ4、SUJ5由于沒有限定鋼中的鋁含量和氮含量以及其他有害元素的含量，氧含量難以達到0.0007%以下，其淬透性的指標J6/16(英寸)^60HRC和10/16(英寸)》46服C的合格率在60%(瀨戶浩藏著陳洪真譯《軸承鋼》，冶金工業出版社，2003年1月第一版，8)。美國的A4851、A4852、A4853、A4854，盡管有淬透性的要求和晶粒度的要求(ASTMA48503StandardSpecificationforHighHardedabilityAntifrictionBearingSteel—附件2)，但對影響鋼的淬透性和晶粒度的鋼中氮含量和鋁含量沒有明確限定，導致鋼的淬透性指標JlO/16(英寸)》46服C或J20/16(英寸)^52HRC;28/16(英寸)》32HRC的合格率分別在60%和50%，晶粒度達到8級的比例為80%。中國專利有2個有關《高碳鉻軸承鋼及其制造方法》，它們是《一種極純高碳鉻軸承鋼的冶煉生產方法》(CN1718817)和《減少和細化高碳鉻軸承鋼D類夾雜物的生產方法》(CN1621538)。《一種極純高碳鉻軸承鋼的冶煉生產方法》(CN1718817)專利沒有規定鋼的化學成分，不能保證鋼的淬透性和晶粒度。《減少和細化高碳鉻軸承鋼D類夾雜物的生產方法》(CN1621538)專利僅僅涉及高碳絡軸承鋼的純潔度內容，沒有規定鋼的化學成分，也不能保證鋼的淬透性和晶粒度。國外專利有20個有關《高碳鉻軸承鋼及其制造方法》，專利存在的不足之處見表2所示。這些專利或者是純潔度方面的高碳鉻軸承鋼的專利；或者是生產方法方面的高碳鉻軸承鋼的專利；或者是成分控制方面的高碳鉻軸承鋼的專利。它們都沒有同時涉及成分控制、純潔度、淬透性、晶粒度這4個方面的內容。經專利檢索，有關高碳鉻軸承鋼及其制造方法的內容，專利檢索文獻的匯總見表3和表4。綜上所述，現有的高碳鉻軸承鋼，不能滿足高淬透性、細晶粒度的高碳鉻軸承鋼的要求，即在氧含量低于0.0007%以下和鋼中晶粒度達到8級以上(ASTMA112檢驗標準)的前提下，J6/16(英寸)》60服C和10/16(英寸)^柳RC。表l中國、日本、美國的高碳鉻軸承鋼的成分元成分%中國標準(GB/T18254-2002版)日本標準(J1SG48051999)GCGCGCrGCrGCrSUSUsuSUSUA48A48A48A4r15,1518JlJ2J3J4J555585415SiMSiMMo-1-2-3-4n0c0.90.90.950.950.950.90.90.90.950.950.900,850.950.95555551,051.051.051.101.101.051.01.101.01.01,01.11.111555000M0.10.20.950.20.25《《0,9《0.90.91.40.651.0n550.50.50.51.250.40.41.11.151.21.70.90.30.41.35P《《《《《《《《《《《《《《0.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.00.02525252725252525252525252525S《《《《《《《《《《《《《《0.00.00.00.020.020,00.00.00.00.00.00.00.00.022525252525252525252525Si0.10.10.40.650.20.10.10.40.150.40.450.50.150.155550.750.850,40.70.350,70.750.80.350,30.30.30.30.3555Cr0.31.41.41.41.650.91.30.91.30.90,91.41.11.11.61.651.71.951.21.61.21.61.21.21.81.51.50.5Ni《《《《《《《《《《《《《《0.20.30.30.30.250.20.20.20.250.250.250.250.250.2555Cu《《《《《《《《《《《《《《0.20.20.250.250.250,20.20.20.250.250.30.30.30.3555M《《《《《0.《《《《《《《《《00.00.10.10.3150.00.00.00.10.10.10.10.20.4888850.40.250.250.250.30.6Al《《《《0.050.050.050.0SnAsSbTi《《《《ASTM/ANSI-A485-03標準7<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表3國外高碳鉻軸承鋼及其制造方法的專利文獻匯總<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>鋼材料的制造，涉及髙碳鉻軸承鋼的均熱鑄造，這種鋼在一定條件下有預定的P含量，是一種均熱的熱軋鋼。描述一包括以下內容的獨立聲明1.鋼的制造單元；2.髙碳鉻軸承鋼線材。用途一采用煉鋼組元的髙碳鉻軸承鋼材料的制造，高碳鉻軸承鋼線材(2個聲明)和滾珠軸承。優點一高碳鉻軸承鋼材枓的制造方法消除了巨大碳化物的生成和鈦的祈出。使用這種軸承鋼材料制作的線材有極佳的消音性能。圖表的描述一圖例表明了中心偏析晶粒尺寸與鋼中P含量的關系。41JP2005H7192A滾動支標元件，即，滾動軸承有內圏和滾動元素，由髙碳鉻軸承鋼組成，其包括特定比率的氮、鈥禾a氧。新潁性在內圏和外圈自由滾動的內套圏和外套圏和滾動體由髙碳鉻軸承鋼構成，其鋼中的N、T[、0的質量比率分別低子卯ppm、25ppm、9ppm。用途如滾動軸承，球狀螺旋和線型導向桿。優點實現了壽命_優化的滾動支撐元件。EP1035333A2等用于辦公自動化的耐磨軸承由特定成分和表層有特定的殘余奧fe體的高碳鉻軸承鋼組成。特別摘要新潁性耐磨軸承由特定成分的高碳鉻軸承鋼組成，軸承表層內的殘留奧^體量小于6K。描述耐磨軸承是一種依靠支撐一個載荷的兩部分之間的滾動運動的軸承，這種軸承作相對運動。耐磨軸承的外套的直徑在30nmU乂下。構成耐磨軸承的高碳鉻軸承鋼由包t舌下列元棄的材料組成C:0.90-1.30;Si:0.40-1.20S;Mn:0.90-1.Cr:0.90-1.70。在義層內的殘暫奧fe體量小子6K。獨立聲明一也包括了制造上述耐磨軸承的方法，在淬火后，溫度為no-"o'c的范圍內進行回火處理，表層內的殘留奧fc體量小千6K(在淬火后)，表面硬度〉HRC60。用途用子辦公自動化上的耐磨軸承。優點這種財磨軸承有改善的沖擊阻力和載荷能力，因此，在長期使用中，旋轉精度不會降低，可以在很長時問內保持平穩。200810036455.3轉滯*被9/265t<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>
發明內容本發明要解決的問題是提供一種高碳鉻軸承鋼及其制造方法，它能夠有效地滿足高碳鉻軸承鋼的高淬透性要求、能夠提高高碳鉻軸承鋼晶粒度。為解決上述技術問題，本發明的一種高碳鉻軸承鋼，其化學成分重量百分配比為C:0.901.05;Cr:0.901.20;Mn:O.901.25;Si:0.450.75;Al:O.020.04;氧《0.0007;磷《0.010;硫《0.005;鈦《0.0025;銅《0.15;鎳《0,10;氮《0.0070;余量為Fe及不可避免的雜質。該高碳鉻軸承鋼化學成份中主要元素的作用如下-碳C:是使鋼強度提高的主要元素，高碳鉻軸承鋼球化處理后淬火使殘余的、未溶解的碳化物的基體馬氏體化，然后低溫回火必須使硬度達到服C60以上。如果C不到0.90%,則高碳鉻軸承鋼不能得到充分的球化碳化物和良好的基體性能，壽命和耐磨性都下降。如果C超過1.05。/。，則凝固組織會出現巨大碳化物，使均勻性困難；還有淬火回火后的殘余奧氏體增多，尺寸精度隨時間而變化的傾向變大。鉻Cr:是碳化物形成元素，主要作用是提高鋼的淬透性與耐腐蝕性能，并可提高強度、硬度、耐磨性、彈性極限和屈服極限。Cr能顯著改善鋼中碳化物的分布及其顆粒大小，使含Cr的滲碳體型碳化物(Fe.Cr)3C退火聚集的傾向性變小。因此，Cr使高碳鉻軸承鋼碳化物變得細小、分布均勻，并擴大了球化退火的溫度范圍，一部分Cr熔于奧氏體中提高了馬氏體回火穩定性。Cr還能減小鋼的過熱傾向和表面脫碳速度。在C含量為0.901.05%的前提下，Cr含量在0.901.20。/。之間，再高會因殘余奧氏體量增加而降低硬度；同時過高的Cr含量容易形成大塊碳化物，如Cr7C3這種難熔碳化物使鋼的韌性降低，軸承壽命下降。如果Cr含量低于0.90%，則基體中C和Cr之間不能達到奧氏體化溫度下的平衡，從而影響鋼中碳化物的分布及其顆粒大小。錳Mn:和Cr一樣是碳化物形成元素，能代替部分鉻原子形成(Fe.Mn)3C型碳化物。但是這種碳化物與鉻的碳化物(Fe.Cr)sC不同，加熱時易固溶于奧氏體，回火時也易析出和聚集。所以，對于C和Cr含量分別為0.901.05%和0.901.20%的高碳鉻軸承鋼，Mn含量大于1.20。/0，會使鋼中殘余奧氏體量增加，鋼的過熱敏感性和裂紋傾向性增強，且尺寸穩定性降低。但Mn能顯著提高鋼的淬透性，部分錳溶于鐵素體中，提高鐵素體的硬度和強度。錳能固定鋼中硫的形態并形成對鋼的性能危害較小的MnS和(Fe、Mn)S，減小或抑制FeS的生成，因此，Mn不能低于0.90。/。。硅Si:在高碳鉻軸承鋼中，硅使鋼的過熱敏感性、裂紋和脫碳傾向性增大，使鋼在球化退火狀態的切削和冷加工性能變壞。所以，一般應把硅控制在0.75%以下。但鋼中加入Si，可以強化鋼中鐵素體，提高強度、彈性極限和淬透性，改善抗回火軟化性能。所以，應把硅控制在0.45%以上。鋁A1:鋁除了能降低鋼中氧含量外，能與氮形成彌散細小的氮化鋁，起到細化晶粒的作用，有較強的固溶強化作用，能提高鋼的抗回火穩定性和高溫強度。A1低于0.02X，則難以保證A1既能起到脫氧、又能與氮生成彌散細小的氮化鋁從而起到細化晶粒的雙重作用。Al大于0.04%，容易形成大量的彌散細小的氮化鋁和碳氮化鈦夾雜物。過量的氮化鋁和碳氮化鈦夾雜物對高碳鉻軸承鋼的疲勞壽命有嚴重的影響。氧0:鋼中0含量通常以各種氧化物+溶解0形式出現。無論何種氧化物在鋼中生成，均離不開鋼中的O。O含量越高，不僅造成氧化物夾雜數量增多，而且氧化物夾雜尺寸增大，偏析嚴重，夾雜級別增高，因而對疲勞壽命的危害也就加劇。因此，要努力降低鋼中的0。本發明的鋼中氧含量控制在0.0007%以下。如果氧含量超過0.0007%，則會增加鋼中氧化物夾雜總量，容易在鋼坯中心形成氧化物聚集，加劇鋼坯中心的碳化物偏析，最終導致鋼材中心偏析嚴重和縮孔超標。磷P:在低夾雜物含量的鋼中，P在晶界的偏析與富集更為明顯。P不僅能加劇液析碳化物的生成，而且能加劇奧氏體化時的二次碳化物的析出。因此要努力降低鋼中的P。在本發明中鋼中磷含量控制在0.0010%以下。如果鋼中的殘余磷含量大于0.010%，則增加晶界偏聚和富集并加劇液析碳化物的生成，而且能加劇奧氏體化時的二次碳化物的析出，從而影響鋼的淬透性和鋼的晶粒細化。硫S:鋼在凝固過程中隨S含量的增加而硫化物、碳化物分布的平均尺寸增加，故縱向偏析增加。為了改善軸承鋼的碳化物，必須盡可能降低S含量。在本發明中硫含量控制在0.005%以下。如果硫含量超過0.005%,則會增加鋼中硫化物夾雜總量，容易在鋼坯中心形成硫化物聚集，加劇鋼坯中心的碳化物偏析，最終導致鋼材中心偏析嚴重，影響鋼的淬透性和鋼的晶粒細化。鈦Ti:鈦與溶解于鋼中的氮有著極強的親和力，多以氮化鈦、碳氮化鈦(Ti(C、N))夾雜物的形式殘留于鋼中。Ti(C、N)夾雜物具有很高的剛性，并在幾何形狀上呈棱角狀，因而在基體中極易造成應力集中誘導疲勞裂紋，嚴重影響軸承的疲勞壽命，特別是在鋼的純潔度顯著提高、其他氧化物數量很少的情況下尤其嚴重。隨Ti含量增高，Ti(C、N)顆粒不僅大大增多，而且Ti(C、N)的級別也明顯增高，疲勞壽命降低。因此，必須盡可能降低Ti含量。在本發明的鋼中鈦含量控制在0.0025%以下。如果Ti超過0.0025%，則會增加鋼中氮化鈦、碳氮化鈦夾雜物總量，容易在鋼坯中心或其他部位形成各類夾雜物聚集，并由此造成應力集中誘導疲勞裂紋，最終導致軸承的整體壽命嚴重下降。銅Cu:銅是低熔點有害元素，使鋼加熱時容易形成表面裂紋；同時也會引起鋼的時效硬化，影響軸承精度。因此，必須盡可能降低Cu含量。在本發明鋼中的銅含量控制在O.15%以下。如果銅含量超過O.15%，則會使鋼材在被制造軸承的過程中容易在其表面形成低熔點區域，極易產生表面裂紋，最終導致軸承的整體壽命嚴重下降。鎳Ni:鎳在高碳鉻軸承鋼中作為殘余元素受到限制，它的存在增加淬回火后殘余奧氏體量，降低硬度。因此，必須盡可能降低Ni含量。在本發明鋼中鎳含量控制在0.10%以下。如果鎳含量超過0.10%，則將大大增加淬回火后殘余奧氏體量，從而相對增加了鋼中的碳化物的不均勻性，影響鋼的淬透性和鋼的晶粒細化。氮N:氮含量過高，易在鋼中形成非常彌散的氮化鋁夾雜和較粗大的氮化鈦及碳氮化鈦夾雜。在本發明鋼中，N含量控制在0.0070%以下。如果N含量超過0.0070%，則容易與鋼中的0.020.04%的Al或微量的鈦形成氮化鋁夾雜或較粗大的氮化鈦及碳氮化鈦夾雜，影響鋼的純潔度。高碳鉻軸承鋼的制造方法，其步驟如下1)按照如下化學成分重量百分配比:C:0.901.05;Cr:0.901.20;Mn:0.901.25;Si:0.450.75;Al:0.020.04;氧《0.0007;磷《0.010;硫《0.005;鈦《0.0025;銅《0.15;鎳《0,10;氮《0.0070;余量為Fe及不可避免的雜質；2)電爐冶煉在30噸以上的直流或交流電爐中，進行初煉鋼液的低磷化和低鈦化，將鋼中的殘余磷含量和鈦含量分別降至0.008%以下和0.0005%以下。如果鋼中的殘余磷含量大于0.008%，則增加晶界偏聚和富集并加劇液析碳化物的生成，能加劇奧氏體化時的二次碳化物的析出，而且使成品鋼材中的殘余磷含量超過0.010%;如果鋼中的殘余鈦含量大于0.0005%，最終鋼材中的殘余鈦含量必大于0.0025%;在電爐中，通過通入電流和輸入氧氣，使裝入的爐料熔化變成15601650。C溫度范圍內的鋼液；溫度分階段變化，熔化期溫度156(TC，氧化初期溫度15601600°C，氧化末期16001650°C，出鋼期16401650°C。如果其容量小于30噸，那么，電爐出鋼時，電爐中的氧化渣不易被擋住而進入鋼包中從而使鋼液中的殘余磷含量和鈦含量增高；間歇流出氧化性爐渣，例如，組分為CaO》2(F。、FeO》30%、Si02》7%、MnO《10%、MgO《10。/。的爐渣；需補充石灰；3)鋼包爐精煉在與電爐容量相匹配的交流式鋼包精煉爐上，進行精煉鋼液的低氧和低鈦化，使精煉鋼液的氧含量降到0.0010%以下，并使鋼中鈦含量和硫含量分別不大于0.0020%和0.005%;(1)盛接鋼液的鋼包耐火材料是A1203-Mg0-C磚，渣線為Mg0-C磚；如果使用其他含鋁鋼包耐火材料，則可因其耐火材料中的二氧化鈦的含量高，導致鋼液中鈦含量增高；(2)鋼包使用前完全清理，內表面不得有冷鋼和殘渣；如果鋼包使用前的內表面有冷鋼或殘渣，則因冷鋼或殘渣中的殘余鈦或二氧化鈦在鋼液精煉過程中溶入或進入鋼液，導致鋼液中鈦含量增高；(3)在電爐出鋼的同時，在盛接鋼液的鋼包內，添加特殊渣料(包括含純CaO6070%的石灰、含純Si02在515。/。、含純Ca^在1020%螢石)、合金(包括3545公斤/噸鋼的、鈦含量不大于0.02%的中碳鉻鐵或等同鉻含量的、鈦含量不大于O.OP/。的低碳輅鐵或微碳絡鐵或金屬絡、含純Mn在0.901.20%的電解錳或碳錳鐵合金、含純硅在0.450.75%的特殊材料在內的特殊鐵合金)、增碳劑(510公斤/噸鋼的、含碳量在80%以上的焦碳)和13公斤/噸鋼的純鋁脫氧劑；(4)鋼包底部吹入氬氣(底吹氬強度分別控制在0.20.3Mpa)，底吹氬強度過大，導致鋼渣反應、鋼液對鋼包耐火材料的沖刷嚴重，使渣中或耐火材料中的氧化物和鈦化物進入鋼液而使鋼中氧含量和鈦含量增加，底吹氬強度過小，鋼液溫度和成分以及鋼渣反應都不均勻和充分，導致鋼液的脫氧及其夾雜物不能充分上浮，合金化元素在鋼中分布不均勻；(5)將鋼液的溫度控制在精煉初期溫度15001560°C，精煉中期溫度15601600°C，精煉末期溫度16001620°C，使鋼液之上的固體渣料熔化成液態，一邊使鋼液和爐渣均勻化，一邊通過熱交換和鋼包底部的氬氣氣泡的不斷沸騰上升，使鋼渣之間發生化學反應，同時，鋼中的脫氧反應和脫硫反應的產物不斷吸附上升，達到鋼液脫氧和脫硫的目的。鋼液溫度低于1540°C，不利于鋼液澆鑄溫度控制為15001505°C;鋼液溫度高于1630°C，則鋼液在精煉之后要降溫后才能符合澆鑄溫度為15001505"C的要求，浪費熱能；(6)精煉鋼液冶煉時間在4060分鐘之內，如果時間小于40分鐘，導致鋼液之上的固體渣料有可能無法完全熔化成液態；鋼液中的固態合金及其他材料在鋼液中分布不均勻；鋼液的脫氧和脫硫不完全，其脫氧產物和脫硫產物無法充分上浮到爐渣中去，鋼中氧含量和硫含量不可能分別達到0.0010%以下和0.010%以下；如果時間大于60分鐘，導致鋼包耐火材料的表層被鋼液長期沖刷而剝落進入鋼液，進入鋼液的耐火表層中的氧化物和鈦化物和爐渣中的鈦化物和氧化物可能被鋼中的鋁還原，使鋼中的鈦含量大于0.0025%，鋼中氧含量大于0.0010%;4)真空脫氣在與電爐容量相匹配的真空爐上，對精煉鋼液進行真空處理，使鋼中的鈦含量不大于0.0025%和鋼中氧含量不大于0.0007%和硫含量達到0.005%以下和鋼中氮含量不大于0.0070%，通過140Pa以下的高真空度(如果真空度達不到140Pa，鋼液和爐渣在2035分鐘時間內不能充分均勻化和反應，鋼中的脫氧產物不能充分上浮，鋼中的氧和硫含量和氮含量不能分別降至0.0007%以下和0.005%以下和0.0070%以下)、真空時間為2035分鐘和鋼包底部吹入氬氣(真空底吹氬強度0.10.2MPa)，使鋼液和爐渣充分均勻化和反應，鋼中的脫氧產物充分上浮，使鋼中的氧含量和硫含量和氮含量分別降至0.0007%以下和0.005%以下和0.0070%以下，并使鋼中鈦含量不大于0.0025%，如果真空時間小于20分鐘，導致鋼液脫氧產物無法充分上浮到爐渣中去，鋼中氧含量不可能達到0.0007%以下和硫含量不可能達到0.005%以下和氮含量不可能達到0.0070%以下；如果時間大于35分鐘，導致:鋼包耐火材料的表層被鋼液長期沖刷而剝落進入鋼液，進入鋼液的耐火表層中的氧化物和鈦化物和爐渣中的鈦化物和氧化物可能被鋼中的鋁還原；真空爐精煉溫度變化，真空前溫度16001620°C，真空后溫度1510152(TC;5)鋼液澆鑄將鋼包內的鋼液澆進使用前完全清理、內表面不得有結疤、裂紋、氧化鐵皮存在的鋼錠模中，其澆鑄速度為3.54.5噸鋼液/分鐘；同時，采用吹氬保護系統對鋼流實施氬氣保護；鋼液澆鑄溫度范圍為15001505°C;6)加熱爐加熱鋼錠在均熱爐中，采用燃燒介質，將鋼錠加熱到1210固。C，均熱保持480分鐘以上；加熱和均熱溫度過高，越有利于高碳鉻軸承鋼中的液析碳化物和帶狀碳化物不均勻性的改善，但同時也越容易引起鋼坯軸中心高濃度帶區域呈孔洞分布的過燒，導致軸心區產生顯微孔隙，加熱和均熱溫度過低，則不能保證共晶碳化物完全溶解或碳、鉻等碳化物形成元素沒有充分擴散均勻，從而導致鋼坯中的殘留的共晶碳化物在隨后的軋制過程中被破碎成不規則的角狀小塊，沿著軋制延伸方向分布，成為液析碳化物或帶狀碳化物。這也同時導致鋼的淬透性和晶粒度的分布的不均勻；均熱爐前期加熱溫度50090(TC，中期加熱溫度900121(TC,后期均熱溫度12101230°C;加熱和均熱時間過長，碳化物不均勻性的改善程度越好，液析碳化物和帶狀碳化物不均勻性的評級越低，但同時勢必降低均熱爐和軋鋼機設備的生產效率，消耗也越高。加熱和均熱時間過短，則不能保證共晶碳化物完全溶解或碳、鉻等碳化物形成元素沒有充分擴散均勻，從而導致液析碳化物和帶狀碳化物不均勻性的評級越高，這也同時導致鋼的淬透性和晶粒度的分布的不均勻；7)初軋機將鋼錠軋成鋼坯將加熱均熱的鋼錠分別軋制成短坯或長坯；8)加熱爐加熱高碳鉻軸承鋼坯在三段連續式步進加熱爐中，用天然氣作為燃燒介質，加熱和均熱鋼坯；9)軋鋼機將高碳鉻軸承鋼鋼坯軋制成圓鋼；采用軋鋼機熱加工軋制方法，先將合格的鋼坯表面進行清理，再將其熱加工軋制至成品圓鋼。所述步驟2)中加入石灰的量為不大于15公斤/噸鋼，輸入氧氣的量為2040立方米/噸。補充不大于15公斤/噸鋼的石灰；如果石灰用量大于15公斤/噸鋼，則在使鋼中的殘余磷含量降至0.008%以下和鈦含量降至0.0005%以下的前提下，每爐鋼液的冶煉時間延長10分鐘以上，電耗增加5%以上；輸入氧氣供應量小于20立方米/噸鋼，使鋼中的殘余磷含量在0.008%以上和殘余鈦含量大于0.0005%;大于40立方米/噸鋼使冶煉時間延長1015分鐘，鋼鐵料消耗增加12%。所述步驟3)(3)和(4)之間還進行如下步驟在交流式鋼包精煉爐上，通交流電，其電壓為240伏以下，電流為1000035000A。所述步驟3)(3)中添加的合金為鈦含量不大于0.02%的中碳鉻鐵或等同鉻含量的、鈦含量不大于0.01%的低碳鉻鐵或微碳鉻鐵或金屬鉻、含純Mn在0.901.20%的電解錳或碳錳鐵合金、含純硅在0.450.75%的特殊材料在內的特殊鐵合金，添加的量為3545公斤/噸鋼；增碳劑為含碳量在80%以上的焦碳，添加的量為510公斤/噸鋼；脫氧劑為純鋁脫氧劑，添加的量為l3公斤/噸鋼。所述步驟5)中鋼液澆鑄的鋼錠模重量為3.7噸。鋼錠模重量小于3.7噸，則不能保證鋼錠一鋼材的壓縮比在16以上；鋼錠模重量大于3.7噸，將增加鋼錠凝固組織的偏析程度，從而提高了鋼中碳化物的不均勻性；同時，增加了鋼錠的均熱時間。澆鑄速度過快，鋼液對澆注系統的耐火材料的沖刷越嚴重，使鋼液中的耐火材料的組分增加，導致鋼中氧含量和鈦含量和氮含量增加。澆鑄速度太慢，使澆鑄時間延長，鋼液的二次氧化程度增加，不利于控制鋼中氧含量和和氮含量。如果不采用吹氬保護系統，鋼中氧含量和氮含量將分別超過0,0007%和0,0070%。所述步驟6)中加熱爐加熱的燃燒介質是天然氣。所述步驟7)中初軋機將鋼錠軋成鋼坯；可以是短坯為180mmX180mmX1.4-l,7m220咖X220咖X1.4-1.7m，長坯為200mmX200咖X4.6-6.0m或160咖X160咖X8.0—10m;所述步驟8)中加熱爐加熱高碳鉻軸承鋼坯-(l)對于#90130咖熱軋不退火成品材在三段連續式步進加熱爐中，用天然氣作為燃燒介質，將180mmX180咖X1.4-1,7m220mmX220咖X1,4-1.7m的短坯加熱到8001180°C，陰陽面溫差《4(TC，加熱總時間在210分鐘以上，三段連續式步進加熱爐預熱段溫度《800。C，第一加熱段溫度10001080。C，第二加熱段溫度10801160。C，均熱段溫度U601180。C;(2)對于#4590mm熱軋不退火成品材設六個溫度控制段，即均熱段上下段、一加熱段上下、二加熱段上下段的步進梁式加熱爐中，用天然氣作為燃燒介質，加熱200mmX200MiX4.66.0m長坯，預熱段溫度《80(TC,第一加熱段的溫度為10001080°C;第二加熱段的溫度為11801230°C;均熱段的溫度為11701220°C;陰陽面溫差《30°C，總加熱時間在195分鐘以上;(3)對于#1945mm熱軋退火成品材設六個溫度控制段，即均熱段上下段、一加熱段上下、二加熱段上下段的步進梁式加熱爐中，用天然氣作為燃燒介質，加熱160mmX160nraiX810m長坯，預熱段溫度《800"C，第一加熱段的溫度為10001080°C;第二加熱段的溫度為11801230°C;均熱段的溫度為11701220°C;陰陽面溫差《30°C，總加熱時間在165分鐘以上。本發明所采用的化學成分及制造工藝，與現有技術相比，具有以下優點和積極效果1.純潔度高。鋼中氧含量、磷含量、硫含量、鈦含量、銅含量、鎳含量、氮含量分別不大于0.0007%、0.010%、0.005%、0.0025%、0.15%、0.10%、0.0070%。2.高碳鉻軸承鋼圓鋼的淬透性在離鋼材末端6/16英寸處的硬度不小于60服C;在離鋼材末端10/16英寸處的硬度不小于50HRC。3.高碳鉻軸承鋼圓鋼的晶粒度為8級或更細的級別。4.裝備和工藝通用性強不須另添加專用設備；其工藝適合于一般高碳鉻軸承鋼的生產。5.工藝適用性廣既適合于一般高碳鉻軸承鋼的生產，也適用于高淬透性、細晶粒度的高碳鉻軸承鋼的生產。具體實施例方式以下實施例按照本發明的高碳鉻軸承鋼化學成分重量百分配比范圍。其工藝流程為電爐冶煉一鋼包爐精煉一真空爐脫氣一鋼液澆注成鋼錠一鋼錠在加熱爐加熱一軋鋼機將鋼錠軋成方坯一鋼坯在加熱爐加熱一軋鋼機將鋼坯軋制成圓鋼。電爐冶煉在30噸以上的直流或交流電爐中進行，將鋼中的殘余磷含量和鈦含量分別降至0.008%以下和0.0005%以下。鋼包爐精煉在與電爐容量相匹配的交流式鋼包精煉爐上，進行精煉鋼液的低氧和低鈦化，使精煉鋼液的氧含量降到0.0010%以下，并使鋼中鈦含量和硫含量分別不大于0.0020%和0.005%;在電爐出鋼的同時，在盛接鋼液的鋼包內，添加合金(包括3545公斤/噸鋼的、鈦含量不大于0.02%的中碳鉻鐵或等同鉻含量的、鈦含量不大于0.01%的低碳鉻鐵或微碳鉻鐵或金屬鉻、含純Mn在0.901.20。/。的電解錳或碳錳鐵合金、含純硅在0.450.75%的特殊材料在內的特殊鐵合金)。真空脫氣在與電爐容量相匹配的真空爐上，對精煉鋼液進行真空處理，使鋼中的鈦含量不大于0.0025%和鋼中氧含量不大于0.0007%和硫含量達到0.005%以下和鋼中氮含量不大于0.0070%;真空爐精煉溫度變化，真空前溫度16001620°C，真空后溫度15101520°C。鋼液澆鑄將鋼包內的鋼液澆進使用前完全清理、內表面不得有結疤、裂紋、氧化鐵皮存在的鋼錠模中，鋼液澆鑄溫度范圍為15001505°C。加熱爐加熱鋼錠在均熱爐中，采用天然氣作為燃燒介質，將鋼錠加熱并均熱。鋼錠軋成鋼坯初軋機將加熱均熱的鋼錠分別軋制成短坯、長坯，分別供不同成品規格的成品軋制使用。加熱爐加熱高碳鉻軸承鋼坯對熱軋不退火成品材采用天然氣作為燃燒介質，在步進加熱爐加熱。軋鋼機軋制軸承鋼圓鋼采用軋鋼機熱加工軋制方法，先將合格的鋼坯表面進行清理，再將其熱加工軋制至成品圓鋼；對于將180咖X180mmX1.4-1.7m220ranX220mmX1.4-1.7m的短坯，釆用拉桿式預應力①550軋機；對于200咖X200mmX4.6-6.0m長坯，采用22機架(包括6架粗軋、6架中軋、6架精軋和4架預應力軋機)的棒材軋機；對于160咖X160iranX8—10m長坯，采用18機架減定徑機組棒材軋機。本發明以上海寶山鋼鐵股份有限公司投試10爐鋼為實施例，其化學成分及工藝參數見表5實施例I一IO。表5高碳鉻軸承鋼圓鋼的工藝參數及其理化指標數據<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>從表5的結果可以看出，實施本發明的方法生產出的高淬透性、細晶粒度的高碳鉻軸承鋼成品材的氧含量、磷含量、硫含量、鈦含量、銅含量、鎳含量、氮含量分別不大于0.0007%、0.010%、0.005%、0.0025%、0.15%、0.10%、0.0070%;成品材的淬透性在離鋼材末端6/16英寸處的硬度不小于60HRC;在離鋼材末端10/16英寸處的硬度不小于50HRC(采用GB/T225標準測定)；成品材的晶粒度為8級或更細的級別(采用ASTME112標準測定)。以上通過具體實施例對本發明進行了較為詳細的說明，但這些實施例并不構成對本發明的任何限制，在不脫離本發明的構思的前提下，還可以有更多其他等效實施例。權利要求1.一種高碳鉻軸承鋼，其特征在于其化學成分重量百分配比為C0.90～1.05；Cr0.90～1.20；Mn0.90～1.25；Si0.45～0.75；Al0.02～0.04；氧≤0.0007；磷≤0.010；硫≤0.005；鈦≤0.0025；銅≤0.15；鎳≤0.10；氮≤0.0070；余量為Fe及不可避免的雜質。2.—種高碳鉻軸承鋼的制造方法，其特征在于包括以下步驟1)按照如下化學成分重量百分配比C:0,901.05;Cr:0.901.20;Mn:O.901.25;Si:0.450.75;Al:O.020.04;氧《0.0007;磷《0,010;硫《0.005;鈦《0.0025;銅《0.15;鎳《0.10;氮《0.0070;余量為Fe及不可避免的雜質；2)電爐冶煉在30噸以上的電爐中進行初煉鋼液的低磷化和低鈦化，將鋼中的殘余磷含量和鈦含量分別降至0.008%以下和0.0005%以下；通入電流使爐料熔化成鋼液，其鋼液溫度為15601650°C;間歇流出氧化性爐渣時，需補充石灰；向鋼液中輸入氧氣；3)鋼包爐精煉在交流式鋼包精煉爐上精煉鋼液的低氧和低鈦化，氧含量降到0,0010%以下，鈦含量和硫含量分別不大于0.0020%和0.005%;(1)盛接鋼液的鋼包耐火材料是A1203-Mg0-C磚，渣線為MgO-C磚；(2)鋼包使用前清理，鋼包內表面無冷鋼和殘渣；(3)在電爐出鋼的同時，盛接鋼液的鋼包內，添加渣料含CaO6070%wt的石灰、含純Si02在515G/。wt、含純CaR在1020%wt螢石，合金，增碳劑和脫氧；(4)鋼包底部吹入氬氣，強度控制在0.20.3Mpa;(5)將鋼液的溫度控制在15001620°C，使鋼液之上的固體渣料熔化成液態，一邊使鋼液和爐渣均勻化,一邊通過熱交換和鋼包底部的氬氣氣泡的不斷沸騰上升，使鋼渣之間發生化學反應，同時，鋼中的脫氧反應和脫硫反應的產物不斷吸附上升，達到鋼液的脫氧和脫硫；(6)精煉鋼液冶煉時間為4060分鐘；4)真空脫氣在與電爐容量相匹配的真空爐上，對精煉鋼液進行真空處理，使鋼中的鈦含量不大于0.0025%和鋼中氧含量不大于0.0007%和硫含量達到0.005%以下和鋼中氮含量不大于0.0070%，通過140Pa以下的高真空度、真空時間為2035分鐘、鋼包底部吹入氬氣強度0.10.2MPa，使鋼液和爐渣充分均勻化和反應，鋼中的脫氧產物充分上浮，使鋼中的氧含量和硫含量和氮含量分別降至0.0007%以下和0.005%以下和0.0070%以下，并使鋼中鈦含量不大于0.0025%;真空前溫度16001620°C，真空后溫度15101520°C;5)鋼液澆鑄將鋼包內的鋼液澆進鋼錠模中，其澆鑄速度為3.54.5噸鋼液/分鐘；溫度為15001505°C;同時，采用吹氬保護系統對鋼流實施氬氣保護；6)加熱爐加熱鋼錠加熱溫度為5001210°C，在均熱爐中，采用燃燒介質，將鋼錠均熱，溫度為12101230°C，均熱保持480分鐘以上；7)初軋機將鋼錠軋成鋼坯；8)加熱爐加熱高碳鉻軸承鋼坯；9)軋鋼機將高碳鉻軸承鋼鋼坯軋制成圓鋼。3.根據權利要求2所述的高碳絡軸承鋼的制造方法，其特征在于所述步驟2)中加入石灰的量為不大于15公斤/噸鋼，輸入氧氣的量為2040立方米/噸。4.根據權利要求2所述的高碳鉻軸承鋼的制造方法，其特征在于所述步驟3(3)和(4)之間還進行如下步驟在交流式鋼包精煉爐上，通交流電，其電壓為240伏以下，電流為1000035000A。5.根據權利要求2所述的高碳鉻軸承鋼的制造方法，其特征在于所述步驟3)(3)中添加的合金為鈦含量不大于0.02%的中碳鉻鐵或等同鉻含量的、鈦含量不大于O.OP/。的低碳鉻鐵或微碳鉻鐵或金屬鉻、含純Mn在0.901.20%的電解錳或碳錳鐵合金、含純硅在0.450.75%的特殊材料在內的特殊鐵合金，添加的量為3545公斤/噸鋼；增碳劑為含碳量在80%以上的焦碳，添加的量為510公斤/噸鋼；脫氧劑為純鋁脫氧劑，添加的量為13公斤/噸鋼。6.根據權利要求2所述的高碳鉻軸承鋼的制造方法，其特征在于所述步驟5)中鋼液澆鑄的鋼錠模重量為3.7噸。7.根據權利要求2所述的高碳鉻軸承鋼的制造方法，其特征在于所述步驟6)中加熱爐加熱的燃燒介質是天然氣。8.根據權利要求2所述的高碳鉻軸承鋼的制造方法，其特征在于所述步驟7)中初軋機將鋼錠軋成鋼坯可以是短坯為180mmX180mmXl.4-1.7m220mmx220mmXI.4-1.7m，長坯為200咖X200咖X4.6-6.Om或160mmX160mmX8.0—10m。9.根據權利要求2所述的高碳鉻軸承鋼的制造方法，其特征在于所述步驟8)中加熱爐加熱高碳鉻軸承鋼坯(1)對于#90130mm熱軋不退火成品材在三段連續式步進加熱爐中，用天然氣作為燃燒介質，將180mmX180imX1.4-1.7m220咖X220mmx1.4-1.7m的短坯加熱到8001180°C，陰陽面溫差《4(TC，加熱總時間在210分鐘以上，其中，預熱段加熱溫度《80(TC，第一加熱段溫度10001080°C，第二加熱段溫度10801160。C，均熱段溫度11601180。C;(2)對于#4590nmi熱軋不退火成品材設六個溫度控制段，即均熱段上下段、一加熱段上下、二加熱段上下段的步進梁式加熱爐中，用天然氣作為燃燒介質，加熱200mmx200mmX4.6-6.0m長坯，預熱段溫度《800。C，第一加熱段的溫度為10001080°C;第二加熱段的溫度為11801230°C;均熱段的溫度為H70122(TC;陰陽面溫差《3(TC，總加熱時間在195分鐘以上；(3)對于#1945咖熱軋退火成品材設六個溫度控制段，即均熱段上下段、一加熱段上下、二加熱段上下段的步進梁式加熱爐中，用天然氣作為燃燒介質，加熱160mmxi60mmx8—10m長坯，預熱段溫度《80(TC，第一加熱段的溫度為10001080°C;第二加熱段的溫度為H801230。C;均熱段的溫度為U70122(TC;陰陽面溫差《3(TC，總加熱時間在165分鐘以上。全文摘要本發明公開了一種高碳鉻軸承鋼及其制造方法，其化學成分重量百分配比為C0.90～1.05；Cr0.90～1.20；Mn0.90～1.25；Si0.45～0.75；Al0.02～0.04；氧≤0.0007；磷≤0.010；硫≤0.005；鈦≤0.0025；銅≤0.15；鎳≤0.10；氮≤0.0070；其余為不可避免的雜質和Fe。制造方法為電爐冶煉→鋼包爐精煉→真空爐脫氣→鋼液澆注成鋼錠→鋼錠在加熱爐加熱→軋鋼機將鋼錠軋成方坯→鋼坯在加熱爐加熱→軋鋼機將鋼坯軋制成圓鋼。與現有技術相比，具有高淬透性和晶粒度8級以上，工藝通用性強、適用性廣。文檔編號C21C5/52GK101565801SQ20081003645公開日2009年10月28日申請日期2008年4月22日優先權日2008年4月22日發明者劉軍占,胡俊輝,虞明全,鄭雨旸申請人:寶山鋼鐵股份有限公司