本發(fā)明涉及一種合金結(jié)構(gòu)鋼，具體是一種耐腐蝕承鋼及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨制造業(yè)、高速鐵路、航空航天、船舶的快速發(fā)展發(fā)展，對高載荷、長壽命和耐腐蝕的高強(qiáng)度軸承齒輪用鋼需求增加，需要鋼既具有高強(qiáng)度又要具有高的韌性和良好的耐腐蝕能力，近年來國際上許多國家在此領(lǐng)域投入了大量的人力物力進(jìn)行開發(fā)研究，不斷有新的鋼種的出現(xiàn)，以替代傳統(tǒng)材料，提高韌性和服役環(huán)境下的壽命。
軸承是在機(jī)械傳動過程中起固定和減小載荷摩擦系數(shù)的部件，它的主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，用以降低設(shè)備在傳動過程中的機(jī)械載荷摩擦系數(shù)。按運(yùn)動元件摩擦性質(zhì)的不同，軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩類。
過去常用的9Cr18全硬化軸承齒輪鋼由于網(wǎng)狀碳化物的存在，疲勞壽命一直沒有達(dá)到使用的預(yù)期效果，而以9310、M50NiL為代表的滲碳軸承鋼雖然改善了韌性提高了壽命，但由于鋼的整體強(qiáng)度不足以及鋼中Cr含量較低，在高載荷和腐蝕環(huán)境中的表現(xiàn)不佳。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種強(qiáng)度高、耐腐蝕的耐腐蝕承鋼及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種耐腐蝕承鋼，由以下按照化學(xué)成分重量百分比的組分組成：C：0.95-1.05％、Si：0.15-0.25％、Mn：0.25-0.35％、Cr：0.3-0.5％、Al：0.15-0.25％、N：0.3-0.4％、Mo：0.8-1.2％、P：0.01-0.05％、Ti：3-5％、Co：12-16％、V：0.3-0.5％、Ni：1-1.4％、Nd：0.01-0.05％、Ce：0.02-0.06％、Pr：0.01-0.05％、Sc：0.01-0.05％、W：1-1.5％、余量為Fe和雜質(zhì)。
作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述耐腐蝕承鋼，由以下按照化學(xué)成分重量百分比的組分組成：C：0.98-1.02％、Si：0.18-0.22％、Mn：0.28-0.32％、Cr：0.35-0.45％、Al：0.18-0.22％、N：0.32-0.38％、Mo：0.9-1.1％、P：0.02-0.04％、Ti：3.5-4.5％、Co：13-15％、V：0.35-0.45％、Ni：1.1-1.3％、Nd：0.02-0.04％、Ce：0.03-0.05％、Pr：0.02-0.04％、Sc：0.02-0.04％、W：1.1-1.4％、余量為Fe和雜質(zhì)。
作為本發(fā)明再進(jìn)一步的方案：所述耐腐蝕承鋼，由以下按照化學(xué)成分重量百分比的組分組成：C：1％、Si：0.2％、Mn：0.3％、Cr：0.4％、Al：0.2％、N：0.35％、Mo：1％、P：0.03％、Ti：4％、Co：14％、V：0.4％、Ni：1.2％、Nd：0.03％、Ce：0.04％、Pr：0.03％、Sc：0.03％、W：1.2％、余量為Fe和雜質(zhì)。
所述耐腐蝕承鋼的制備方法，具體步驟如下：
(1)按照重量百分比配置合金成分后采用真空感應(yīng)爐熔煉；
(2)真空感應(yīng)爐終點(diǎn)鋼水的出鋼溫度為1600-1650℃，然后將鋼水注入LF爐精煉，精煉溫度1480-1520℃，精煉時間0.8-1h；
(3)在VD真空爐中對鋼液進(jìn)行真空處理，在真空度達(dá)到60Pa后保持20-30min后吹入氬氣15-20min清洗及強(qiáng)化鋼液，當(dāng)鋼液溫度在1540-1550℃時開始進(jìn)行澆鑄得到耐腐蝕軸承鋼粗品；
(4)將耐腐蝕軸承鋼粗品放置在退火爐內(nèi)，設(shè)定退火爐的高溫為780-800℃，低溫為550-600℃，耐腐蝕軸承鋼粗品位于退火爐內(nèi)的時間為5-7h；
(5)將退火后的耐腐蝕軸承鋼固定在激光熔化系統(tǒng)的工作臺上，系統(tǒng)密封腔抽真空后充入高純氬氣保護(hù)氣體進(jìn)行氣氛保護(hù)；
(6)利用高能激光束對軸承鋼基體表面進(jìn)行掃描，軸承鋼表面熔化并快速凝固，在軸承鋼表面形成重熔層；重熔參數(shù)：高能激光束輸出功率P為300-500W，掃描速度為100-150mm/s，相鄰激光束中心的間距為0.1-0.15mm；
(7)選用冷風(fēng)機(jī)，將步驟(6)得到的軸承鋼立即通過冷風(fēng)機(jī)冷卻，冷風(fēng)機(jī)吹掃后放入到冷卻液中冷卻至40-60℃后，取出；
(8)把步驟(7)中的冷卻件進(jìn)行空冷，使用回火爐并設(shè)定回火爐溫度在140-160℃，待溫度升至設(shè)定溫度后，保持時間1-1.5h，取出得到成品。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明同時在鋼中加入鈰、釹、鈧、鉻、鐠、鎳、鈦等元素，提高了軸承鋼、耐磨耐蝕性、耐高溫性，降低生產(chǎn)成本，延長使用壽命；具有硬度高、不易變形、耐磨蝕性強(qiáng)、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)，適用于高溫磨蝕環(huán)境，具有更優(yōu)良的耐滾動疲勞壽命特性。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
實(shí)施例1
一種耐腐蝕承鋼，由以下按照化學(xué)成分重量百分比的組分組成：C：0.95％、Si：0.15％、Mn：0.25％、Cr：0.3％、Al：0.15％、N：0.3％、Mo：0.8％、P：0.01％、Ti：3％、Co：12％、V：0.3％、Ni：1％、Nd：0.01％、Ce：0.02％、Pr：0.01％、Sc：0.01％、W：1％、余量為Fe和雜質(zhì)。
所述耐腐蝕承鋼的制備方法，具體步驟如下：
(1)按照重量百分比配置合金成分后采用真空感應(yīng)爐熔煉；
(2)真空感應(yīng)爐終點(diǎn)鋼水的出鋼溫度為1600℃，然后將鋼水注入LF爐精煉，精煉溫度1480℃，精煉時間0.8h；
(3)在VD真空爐中對鋼液進(jìn)行真空處理，在真空度達(dá)到60Pa后保持20min后吹入氬氣15min清洗及強(qiáng)化鋼液，當(dāng)鋼液溫度在1540℃時開始進(jìn)行澆鑄得到耐腐蝕軸承鋼粗品；
(4)將耐腐蝕軸承鋼粗品放置在退火爐內(nèi)，設(shè)定退火爐的高溫為780℃，低溫為550℃，耐腐蝕軸承鋼粗品位于退火爐內(nèi)的時間為5h；
(5)將退火后的耐腐蝕軸承鋼固定在激光熔化系統(tǒng)的工作臺上，系統(tǒng)密封腔抽真空后充入高純氬氣保護(hù)氣體進(jìn)行氣氛保護(hù)；
(6)利用高能激光束對軸承鋼基體表面進(jìn)行掃描，軸承鋼表面熔化并快速凝固，在軸承鋼表面形成重熔層；重熔參數(shù)：高能激光束輸出功率P為300W，掃描速度為100mm/s，相鄰激光束中心的間距為0.1mm；
(7)選用冷風(fēng)機(jī)，將步驟(6)得到的軸承鋼立即通過冷風(fēng)機(jī)冷卻，冷風(fēng)機(jī)吹掃后放入到冷卻液中冷卻至40℃后，取出；
(8)把步驟(7)中的冷卻件進(jìn)行空冷，使用回火爐并設(shè)定回火爐溫度在140℃，待溫度升至設(shè)定溫度后，保持時間1h，取出得到成品。
實(shí)施例2
一種耐腐蝕承鋼，由以下按照化學(xué)成分重量百分比的組分組成：C：0.98％、Si：0.18％、Mn：0.28％、Cr：0.35％、Al：0.18％、N：0.32％、Mo：0.9％、P：0.02％、Ti：3.5％、Co：13％、V：0.35％、Ni：1.1％、Nd：0.02％、Ce：0.03％、Pr：0.02％、Sc：0.02％、W：1.1％、余量為Fe和雜質(zhì)。
所述耐腐蝕承鋼的制備方法，具體步驟如下：
(1)按照重量百分比配置合金成分后采用真空感應(yīng)爐熔煉；
(2)真空感應(yīng)爐終點(diǎn)鋼水的出鋼溫度為1610℃，然后將鋼水注入LF爐精煉，精煉溫度1490℃，精煉時間0.85h；
(3)在VD真空爐中對鋼液進(jìn)行真空處理，在真空度達(dá)到60Pa后保持22min后吹入氬氣16min清洗及強(qiáng)化鋼液，當(dāng)鋼液溫度在1542℃時開始進(jìn)行澆鑄得到耐腐蝕軸承鋼粗品；
(4)將耐腐蝕軸承鋼粗品放置在退火爐內(nèi)，設(shè)定退火爐的高溫為785℃，低溫為560℃，耐腐蝕軸承鋼粗品位于退火爐內(nèi)的時間為5.5h；
(5)將退火后的耐腐蝕軸承鋼固定在激光熔化系統(tǒng)的工作臺上，系統(tǒng)密封腔抽真空后充入高純氬氣保護(hù)氣體進(jìn)行氣氛保護(hù)；
(6)利用高能激光束對軸承鋼基體表面進(jìn)行掃描，軸承鋼表面熔化并快速凝固，在軸承鋼表面形成重熔層；重熔參數(shù)：高能激光束輸出功率P為350W，掃描速度為110mm/s，相鄰激光束中心的間距為0.11mm；
(7)選用冷風(fēng)機(jī)，將步驟(6)得到的軸承鋼立即通過冷風(fēng)機(jī)冷卻，冷風(fēng)機(jī)吹掃后放入到冷卻液中冷卻至45℃后，取出；
(8)把步驟(7)中的冷卻件進(jìn)行空冷，使用回火爐并設(shè)定回火爐溫度在145℃，待溫度升至設(shè)定溫度后，保持時間1h，取出得到成品。
實(shí)施例3
一種耐腐蝕承鋼，由以下按照化學(xué)成分重量百分比的組分組成：C：1％、Si：0.2％、Mn：0.3％、Cr：0.4％、Al：0.2％、N：0.35％、Mo：1％、P：0.03％、Ti：4％、Co：14％、V：0.4％、Ni：1.2％、Nd：0.03％、Ce：0.04％、Pr：0.03％、Sc：0.03％、W：1.2％、余量為Fe和雜質(zhì)。
所述耐腐蝕承鋼的制備方法，具體步驟如下：
(1)按照重量百分比配置合金成分后采用真空感應(yīng)爐熔煉；
(2)真空感應(yīng)爐終點(diǎn)鋼水的出鋼溫度為1620℃，然后將鋼水注入LF爐精煉，精煉溫度1500℃，精煉時間0.9h；
(3)在VD真空爐中對鋼液進(jìn)行真空處理，在真空度達(dá)到60Pa后保持25min后吹入氬氣18min清洗及強(qiáng)化鋼液，當(dāng)鋼液溫度在1545℃時開始進(jìn)行澆鑄得到耐腐蝕軸承鋼粗品；
(4)將耐腐蝕軸承鋼粗品放置在退火爐內(nèi)，設(shè)定退火爐的高溫為790℃，低溫為580℃，耐腐蝕軸承鋼粗品位于退火爐內(nèi)的時間為6h；
(5)將退火后的耐腐蝕軸承鋼固定在激光熔化系統(tǒng)的工作臺上，系統(tǒng)密封腔抽真空后充入高純氬氣保護(hù)氣體進(jìn)行氣氛保護(hù)；
(6)利用高能激光束對軸承鋼基體表面進(jìn)行掃描，軸承鋼表面熔化并快速凝固，在軸承鋼表面形成重熔層；重熔參數(shù)：高能激光束輸出功率P為400W，掃描速度為120mm/s，相鄰激光束中心的間距為0.12mm；
(7)選用冷風(fēng)機(jī)，將步驟(6)得到的軸承鋼立即通過冷風(fēng)機(jī)冷卻，冷風(fēng)機(jī)吹掃后放入到冷卻液中冷卻至50℃后，取出；
(8)把步驟(7)中的冷卻件進(jìn)行空冷，使用回火爐并設(shè)定回火爐溫度在150℃，待溫度升至設(shè)定溫度后，保持時間1.2h，取出得到成品。
實(shí)施例4
一種耐腐蝕承鋼，由以下按照化學(xué)成分重量百分比的組分組成：C：1.02％、Si：0.22％、Mn：0.32％、Cr：0.45％、Al：0.22％、N：0.38％、Mo：1.1％、P：0.04％、Ti：4.5％、Co：15％、V：0.45％、Ni：1.3％、Nd：0.04％、Ce：0.05％、Pr：0.04％、Sc：0.04％、W：1.4％、余量為Fe和雜質(zhì)。
所述耐腐蝕承鋼的制備方法，具體步驟如下：
(1)按照重量百分比配置合金成分后采用真空感應(yīng)爐熔煉；
(2)真空感應(yīng)爐終點(diǎn)鋼水的出鋼溫度為1640℃，然后將鋼水注入LF爐精煉，精煉溫度1510℃，精煉時間0.95h；
(3)在VD真空爐中對鋼液進(jìn)行真空處理，在真空度達(dá)到60Pa后保持28min后吹入氬氣19min清洗及強(qiáng)化鋼液，當(dāng)鋼液溫度在1548℃時開始進(jìn)行澆鑄得到耐腐蝕軸承鋼粗品；
(4)將耐腐蝕軸承鋼粗品放置在退火爐內(nèi)，設(shè)定退火爐的高溫為795℃，低溫為590℃，耐腐蝕軸承鋼粗品位于退火爐內(nèi)的時間為6.5h；
(5)將退火后的耐腐蝕軸承鋼固定在激光熔化系統(tǒng)的工作臺上，系統(tǒng)密封腔抽真空后充入高純氬氣保護(hù)氣體進(jìn)行氣氛保護(hù)；
(6)利用高能激光束對軸承鋼基體表面進(jìn)行掃描，軸承鋼表面熔化并快速凝固，在軸承鋼表面形成重熔層；重熔參數(shù)：高能激光束輸出功率P為450W，掃描速度為140mm/s，相鄰激光束中心的間距為0.14mm；
(7)選用冷風(fēng)機(jī)，將步驟(6)得到的軸承鋼立即通過冷風(fēng)機(jī)冷卻，冷風(fēng)機(jī)吹掃后放入到冷卻液中冷卻至55℃后，取出；
(8)把步驟(7)中的冷卻件進(jìn)行空冷，使用回火爐并設(shè)定回火爐溫度在155℃，待溫度升至設(shè)定溫度后，保持時間1.5h，取出得到成品。
實(shí)施例5
一種耐腐蝕承鋼，由以下按照化學(xué)成分重量百分比的組分組成：C：1.05％、Si：0.25％、Mn：0.35％、Cr：0.5％、Al：0.25％、N：0.4％、Mo：1.2％、P：0.05％、Ti：5％、Co：16％、V：0.5％、Ni：1.4％、Nd：0.05％、Ce：0.06％、Pr：0.05％、Sc：0.05％、W：1.5％、余量為Fe和雜質(zhì)。
所述耐腐蝕承鋼的制備方法，具體步驟如下：
(1)按照重量百分比配置合金成分后采用真空感應(yīng)爐熔煉；
(2)真空感應(yīng)爐終點(diǎn)鋼水的出鋼溫度為1650℃，然后將鋼水注入LF爐精煉，精煉溫度1520℃，精煉時間1h；
(3)在VD真空爐中對鋼液進(jìn)行真空處理，在真空度達(dá)到60Pa后保持30min后吹入氬氣20min清洗及強(qiáng)化鋼液，當(dāng)鋼液溫度在1550℃時開始進(jìn)行澆鑄得到耐腐蝕軸承鋼粗品；
(4)將耐腐蝕軸承鋼粗品放置在退火爐內(nèi)，設(shè)定退火爐的高溫為800℃，低溫為600℃，耐腐蝕軸承鋼粗品位于退火爐內(nèi)的時間為7h；
(5)將退火后的耐腐蝕軸承鋼固定在激光熔化系統(tǒng)的工作臺上，系統(tǒng)密封腔抽真空后充入高純氬氣保護(hù)氣體進(jìn)行氣氛保護(hù)；
(6)利用高能激光束對軸承鋼基體表面進(jìn)行掃描，軸承鋼表面熔化并快速凝固，在軸承鋼表面形成重熔層；重熔參數(shù)：高能激光束輸出功率P為500W，掃描速度為150mm/s，相鄰激光束中心的間距為0.15mm；
(7)選用冷風(fēng)機(jī)，將步驟(6)得到的軸承鋼立即通過冷風(fēng)機(jī)冷卻，冷風(fēng)機(jī)吹掃后放入到冷卻液中冷卻至60℃后，取出；
(8)把步驟(7)中的冷卻件進(jìn)行空冷，使用回火爐并設(shè)定回火爐溫度在160℃，待溫度升至設(shè)定溫度后，保持時間1.5h，取出得到成品。
本發(fā)明同時在鋼中加入鈰、釹、鈧、鉻、鐠、鎳、鈦等元素，提高了軸承鋼、耐磨耐蝕性、耐高溫性，降低生產(chǎn)成本，延長使用壽命；具有硬度高、不易變形、耐磨蝕性強(qiáng)、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)，適用于高溫磨蝕環(huán)境，具有更優(yōu)良的耐滾動疲勞壽命特性。上面對本專利的較佳實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本專利并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本專利宗旨的前提下作出各種變化。