本發(fā)明總體上涉及冶金領(lǐng)域,并涉及由鋼組合物形成的軸承構(gòu)件。所述鋼可以通過連鑄工藝(continuouscastingprocess)制造。
背景技術(shù):
軸承是允許兩個部件之間受限相對運動(constrainedrelativemotion)的裝置。滾動軸承包括內(nèi)滾道、外滾道和設(shè)置在內(nèi)、外滾道之間的多個滾動體(滾珠或滾子)。出于長期可靠性和性能考慮,典型的由軸承鋼形成的各種構(gòu)件對滾動接觸疲勞、磨損和蠕變(creep)具有耐受性是至關(guān)重要的。軸承鋼的另一項重要特性是淬透性(hardenability),即在經(jīng)過熱處理工藝以后合金硬化所能達到的深度。
一種類型的軸承鋼范例是材料編號(werkstoff)1.3536(din100crmo7-3)。該材料典型地包含1.0wt.%c、0.30wt.%si、0.70wt.%mn、1.80wt.%cr、0.30wt.%mo,以及余量的fe和任何不可避免的雜質(zhì)。
連鑄是在金屬制品的制造中日益廣泛使用的一種工藝。該工藝包含將熔融金屬凝固為半成品坯錠(billet)、方坯(bloom)或板坯(slab)(的過程),用于隨后的表面機械加工、熱處理和在精軋機中熱加工。連鑄提高了產(chǎn)量、生產(chǎn)率和成本效益(costefficiency)。
鑄造期間的宏觀偏析(macro-segregation)是由于溶解的元素在液相和固相中的溶解度不同而引起的。結(jié)果是鋼的化學組成(composition)不均勻,這種不均勻能夠損害鋼鑄制品的機械特性和日常性能。宏觀偏析是指合金鑄件或鑄塊(ingots)中出現(xiàn)的成分變化,尺寸范圍從幾毫米到幾厘米不等。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種由鋼組合物形成的軸承構(gòu)件,該構(gòu)件提供良好的機械特性,并且能夠通過包含連鑄工藝的方法制造。
上述目的通過包含以下成分的鋼合金形成的軸承構(gòu)件實來現(xiàn):
0.7至0.9wt.%碳,
0.05至0.16wt.%硅,
0.7至0.9wt.%錳,
1.4至2.0wt.%鉻,
0.7至1.0wt.%鉬,
0.03至0.15wt.%釩,
0至0.25wt.%鎳,
0至0.3wt.%銅,
0至0.2wt.%鈷,
0至0.1wt.%鋁,
0至0.1wt.%鈮,
0至0.2wt.%鉭,
0至0.025wt.%磷,
0至0.015wt.%硫,
0至0.075wt.%錫,
0至0.075wt.%銻,
0至0.04wt.%砷,
0至0.002wt.%鉛,
至多350ppm氮,
至多20ppm氧,
至多50ppm鈣,
至多30ppm硼,
至多50ppm鈦,
余量的鐵以及任何不可避免的雜質(zhì)。
具體實施方式
現(xiàn)在將進一步描述本發(fā)明。在以下的段落中,更加詳細地限定本發(fā)明的不同方面。如此限定的各方面可以與任何其它一個或幾個方面進行組合,除非另有明確的相反表示。尤其是,任何表示為優(yōu)選或有利的特征,可以與任何表示為優(yōu)選或有利的其它一個或多個特征進行組合。
在本發(fā)明中,用于軸承構(gòu)件的鋼合金組合物包括0.7至0.9wt.%碳(“wt.%碳”即為“重量百分比的碳”,下同),優(yōu)選0.7至0.8wt.%碳,進一步優(yōu)選0.72至0.78wt.%碳,更進一步優(yōu)選0.73至0.77wt.%碳。在與其它合金元素組合時,這導致期望的微觀結(jié)構(gòu)(microstructure,在金屬材料科學領(lǐng)域亦被稱為“纖維組織”)和性質(zhì)。降低的碳含量還被發(fā)現(xiàn)導致坯錠或方坯之類的連鑄制品中較低水平(level)的宏觀偏析,而且不會對硬化后的軸承構(gòu)件的硬度有不利影響。不僅如此,降低的碳含量還意味著與具有較高碳含量的各類傳統(tǒng)軸承鋼相比更容易對鋼進行對接焊接(butt-weld)。
本發(fā)明所述鋼合金組合物包括0.05至0.16wt.%硅,優(yōu)選0.06至0.16wt.%硅,進一步優(yōu)選0.08至0.14wt.%硅,更進一步優(yōu)選0.09至0.12wt.%硅,仍然更進一步優(yōu)選0.1至0.12wt.%硅。在與其它合金元素組合時,這導致具有最少量殘余奧氏體的期望的微觀結(jié)構(gòu)。硅有助于抑制滲碳體的析出和碳化物的形成。硅還可以在回火期間抵制軟化。然而,過高的硅含量可能導致不期望的表面氧化物和差的表面光潔度。出于這種原因,最大硅含量優(yōu)選0.16wt.%。由于硅元素的碳化物抑制特性,具有高硅含量的鋼趨于在它們的硬化結(jié)構(gòu)中殘留更多的奧氏體。因此,可以減小鋼的硅濃度用以降低殘余奧氏體含量。不僅如此,規(guī)定范圍內(nèi)的硅含量還被發(fā)現(xiàn)會導致用于制造產(chǎn)品的連鑄方坯和坯錠中具有較低水平的宏觀偏析。
本發(fā)明所述鋼組合物包括0.7至1.0wt.%鉬,優(yōu)選0.7至0.9wt.%鉬,進一步優(yōu)選0.7至0.85wt.%鉬,更進一步優(yōu)選0.7至0.8wt.%鉬。鉬可以起到避免晶界脆化并有助于耐回火的作用。然而,較高的鉬含量可能對于貝氏體轉(zhuǎn)變有不利影響。
在規(guī)定范圍內(nèi)的鉬含量也可能導致在制造產(chǎn)品的連鑄方坯和坯錠中較低水平的宏觀偏析。特別是發(fā)現(xiàn)以下mo/si重量比范圍有助于確保鋼在凝固期間減少偏析:優(yōu)選3.5至33.3、進一步優(yōu)選4至20、更進一步優(yōu)選5至20、再進一步優(yōu)選6至20、再更進一步優(yōu)選6至15、還更進一步優(yōu)選6.5至15、還更進一步優(yōu)選6.6至14.5、還更進一步優(yōu)選7至14。
本發(fā)明所述鋼組合物包括1.4至2.0wt.%鉻。除了對淬透性有積極影響以外,鉻的含量還被發(fā)現(xiàn)對硬化期間所得碳化物的類型有影響。如果鉻的濃度過低,則相對不理想的滲碳體相被固化(stabilised)。所述合金因此優(yōu)選包括至少1.5wt.%鉻。另一方面,鉻的含量必須受到限制,例如,用以確保硬化期間奧氏體相(austenitephase)中固溶體(solidsolution)具有足夠的碳。為在淬火期間較低溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)樽銐驁杂驳慕Y(jié)構(gòu)(57至63hrc),奧氏體必須具有足夠的溶解碳(dissolvedcarbon)和選擇性(包含)的氮。鋼合金因此包含最多2.0wt.%鉻。本發(fā)明所述鋼組合物優(yōu)選包括1.5至1.8wt.%鉻,進一步優(yōu)選1.6至1.7wt.%鉻。
cr/c重量比優(yōu)選≥2,因為這被發(fā)現(xiàn)有助于控制在凝固期間完全奧氏體枝晶(fullyausteniticdendrites)之間的枝晶間鋼液(inter-dendriticsteelliquid)的流動性。
合金優(yōu)選包含0.35≤mo/cr≤0.71重量比的鉬和鉻,進一步優(yōu)選重量比為0.4≤mo/cr≤0.6。此比例可以提高富cr碳化物(cr-richcarbides)的熱力學穩(wěn)定性(thermodynamicstability)。
鋼合金組合物包括0.7至0.9wt.%錳。錳起到增加奧氏體相對于鐵素體(ferrite)的穩(wěn)定性的作用。錳還可以起到改善淬透性的作用。
在具有較低的鋼碳含量的情況下,硬化期間殘余的碳化物的總百分比通常低,這具有以下益處:通常有較少的可能引發(fā)微裂紋的部位(sites)。另一方面,在奧氏體化期間殘余較少碳化物的情況下,奧氏體晶粒生長(對于機械性質(zhì)和疲勞是有害的)的風險較高。鋼合金包括0.03至0.15wt.%釩。例如,0.03至0.12wt.%釩,優(yōu)選0.04至0.12wt.%釩,更優(yōu)選0.05至0.1wt.%釩。鋼中添加釩能夠形成納米尺寸的富釩析出物(vanadium-richprecipitates,亦稱“富釩沉淀物”)(例如碳化物、氮化物和/或碳氮化物),所述析出物在熱加工部件適當冷卻至室溫時隨即形成。此細小析出物可以釘扎先前的奧氏體晶界。從而,與傳統(tǒng)軸承鋼相比,本發(fā)明所述的鋼組合物能夠耐受過奧氏體化(overaustenitization)。換言之,鋼能夠在相對高的溫度下奧氏體化,而奧氏體晶粒卻不會過度生長。另外,稍許高一些的奧氏體化溫度,例如905℃,確保用于改善淬透性的溶質(zhì)元素(例如鉻)更好地溶解。這樣的奧氏體化溫度與鋼的化學成分結(jié)合,意味著在硬化的軸承構(gòu)件中殘余最小含量的滲碳體。結(jié)果,軸承鋼構(gòu)件的韌性得以提高,同樣得到改善的還有疲勞壽命和微缺陷耐受能力(tolerancetomicro-defects)。
此外,仍舊為了防止在硬化期間奧氏體晶粒任何可能的過度生長,添加其它微合金添加劑(micro-alloyingaddition)和可選元素氮也是有益的,從而使釘扎先前奧氏體晶界的細小的、非常精細的析出物得以形成。為此目的,可以添加元素ta和/或nb以形成碳化物、氮化物和/或碳氮化物。
在一些實施方式中,添加氮使鋼合金包括50至350ppm氮,優(yōu)選包含100至350ppm的氮。在其它實施方式中,沒有刻意添加的氮。盡管如此,由于暴露于大氣中,合金仍然必定包含至少50ppm氮。
優(yōu)選情況下,鋼合金包括添加的氮,以以下重量百分比包括一種或者一種以上的下列合金元素:至多(不超過)0.1wt.%鈮;和至多(不超過)0.2wt.%鉭。
在目前的工作中,業(yè)已發(fā)現(xiàn)富釩含氮析出物(vanadium-richandnitrogen-containingprecipitates)的形成顯著提高了最終軸承鋼結(jié)構(gòu)的強度和硬度,導致更好的滾動接觸疲勞耐受性。
在包括釩和添加氮的鋼合金的例子中,富釩含氮析出物的形成比釩的碳化物(vanadiumcarbide)的形成更受青睞,因為前者在熱力學上更加穩(wěn)定。對于特定含量(givenfraction)的釩的碳化物和釩的氮化物而言,釩的氮化物趨于更小、更穩(wěn)定,因此在釘扎先前奧氏體晶粒晶界方面更加有效。富釩含氮析出物還更有助于加強軸承鋼的結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選情況下,鋼合金包括不超過0.1wt.%的鋁,進一步優(yōu)選不超過0.05wt.%的鋁。鋼的脫氧工藝(steelde-oxidationprocess)導致鋁通常以此少量形式存在。作為更進一步優(yōu)選,鋼合金不含鋁,特別是當鋼合金包含一種或一種以上的微合金元素(v和/或nb和/或ta)時。在這種情況下,鋁的存在是不利的,因為鋁的氮化物(aluminiumnitrides)的形成會導致氮的缺失。然而,當少量鋁的存在不可避免時,合金可以包含以下重量比的鋁和氮:0.014≤al/n≤0.6,優(yōu)選0.014≤al/n≤0.1。該比例確保并非所有的氮都與鋁結(jié)合,而是留出一些可用于形成,比方說,富釩析出物,由此使所述析出物精細化(refining)和穩(wěn)定。
如之前提到的,所述鋼組合物還可以選擇性地包含一種或者一種以上的下列元素:
0至0.25wt.%鎳(例如0.02至0.2wt.%鎳)
0至0.3wt.%銅(例如0.02至0.2wt.%銅)
0至0.2wt.%鈷(例如0.05至0.2wt.%鈷)
0至0.1wt.%鋁(例如0.05至0.1wt.%鋁)
0至0.1wt.%鈮(例如0.05至0.1wt.%鈮)
0至0.2wt.%鉭(例如0.05至0.2wt.%鉭)
0至0.035wt.%氮(例如50至350ppm氮)
應當理解,此中涉及的鋼合金可以包含不可避免的雜質(zhì),盡管這些雜質(zhì)總計不太可能超過組合物的0.3wt.%。在優(yōu)選情況下,合金包含不可避免的雜質(zhì)的含量不超過組合物的0.1wt.%,進一步優(yōu)選不超過組合物的0.05wt.%。特別是,所述鋼組合物還可以包括一種或者一種以上的雜質(zhì)元素。雜質(zhì)的非窮盡列表包括,例如:
0至0.025wt.%磷
0至0.015wt.%硫
0至0.04wt.%砷
0至0.075wt.%錫
0至0.075wt.%銻
0至0.002wt.%鉛
0至0.003wt.%硼
鋼合金組合物優(yōu)選包括很少量的硫或者不包含硫,例如0至0.015wt.%硫。
鋼合金組合物優(yōu)選包括很少量的磷或者不包含磷,例如0至0.025wt.%磷。
鋼合金組合物優(yōu)選包括≤15ppm氧。氧可作為一種雜質(zhì)存在。鋼合金組合物優(yōu)選包括≤30ppm鈦。鈦可作為一種雜質(zhì)存在。鋼合金組合物優(yōu)選包括≤10ppm硼。硼可作為一種雜質(zhì)存在,例如,濃度在1-5ppm。
鋼合金組合物優(yōu)選包括≤50ppm鈣。鈣可作為一種雜質(zhì)存在,也可以刻意極少量添加,例如1-10ppm。
鋼合金組合物可以主要由以上列舉元素組成。因此,應當理解,除了這些必要元素之外,組合物中還可以存在其它非特定的元素,只要組合物的本質(zhì)特性不受這些元素物質(zhì)存在的(materially)影響。
本發(fā)明所述軸承構(gòu)件的范例包括滾動體(例如,球形、圓柱或圓錐滾動體)、內(nèi)圈和外圈。本發(fā)明還提供一種軸承,包括本文所述的軸承構(gòu)件。
本文所述的鋼合金可以通過對該合金進行連鑄(continuouscasting)而形成軸承構(gòu)件。本發(fā)明還提供了軸承構(gòu)件的制造方法,所述方法包括:
(i)連鑄本文所述的鋼合金;和
(ii)由連鑄鋼合金(continuouslycaststeelalloy)形成軸承構(gòu)件。
本文所述的合金展現(xiàn)出降低的宏觀偏析,特別適合于連鑄工藝。尤其發(fā)現(xiàn)以下(范圍內(nèi)的)mo/si重量比對于降低連鑄坯錠或方坯中的偏析是有用的:優(yōu)選3.5至33.3、進一步優(yōu)選4至20、更進一步優(yōu)選5至20、再進一步優(yōu)選6至20、仍然再進一步優(yōu)選6至15。雖然不希望受理論束縛,但這些范圍內(nèi)的mo/si之比被確信有助于控制凝固期間完全奧氏體枝晶之間的枝晶間鋼液的流動性。此外,出于相同的原因,cr/c重量比優(yōu)選為2或者2以上。
在軸承構(gòu)件的制造過程中,所述鋼合金組合物可以經(jīng)受熱處理(奧氏體化),使馬氏體起始溫度(martensite-starttemperature)受到充分的抑制,從而形成完全的或者基本上完全的貝氏體結(jié)構(gòu)(微觀結(jié)構(gòu))。完全貝氏體結(jié)構(gòu)意味著,在奧氏體化和隨后的淬火之后,鋼制品保持在剛剛高于馬氏體起始溫度的溫度上,使貝氏體轉(zhuǎn)變得以開始。貝氏體結(jié)構(gòu)精細,使鋼具有高硬度。選擇性的碳化物/氮化物/碳氮化物也可以存在。
所述鋼組合物還被發(fā)現(xiàn)適于馬氏體熱處理(martensiticheattreating)和回火。這種情況下,鋼制品,比如各種軸承構(gòu)件,在奧氏體化之后,以低于馬氏體起始溫度(典型情況下是在油中)被淬火。所述構(gòu)件然后可被冷卻至室溫,繼之以在冷水(大約5℃)中沖洗,直至最終的回火步驟。鑒于馬氏體硬化工藝比貝氏體轉(zhuǎn)變工藝快,該工藝路徑(步驟)在降低成本方面具有優(yōu)勢。所述材料還具有較硬的結(jié)構(gòu)。選擇性的碳化物/氮化物/碳氮化物也可以存在于所述微觀結(jié)構(gòu)中。鋼合金也可以包含混合的馬氏體/貝氏體結(jié)構(gòu),取決于硬度/殘余應力分布(profile)之間的理想平衡。同樣,選擇性的碳化物/氮化物/碳氮化物也可以存在。
mo/si重量比的優(yōu)化,例如,范圍從3.5至33.3、優(yōu)選從4至20、進一步優(yōu)選從5至20、更進一步優(yōu)選從6至20、仍然更進一步優(yōu)選從6至15,不會對鋼的回火抗力(temperingresistance)有不利的影響。作為一種結(jié)果,可以在最終貝氏體轉(zhuǎn)變的構(gòu)件中實現(xiàn)至少60hrc的硬度,同時提供一種專門為連鑄設(shè)計的鋼組合物。上述硬化結(jié)構(gòu)的回火抗力還可以提供優(yōu)異的耐滾動接觸疲勞性。
以下通過實施例結(jié)合用于軸承構(gòu)件的鋼合金的適宜熱處理來進一步描述本發(fā)明。
由本發(fā)明所述鋼合金制成的軸承構(gòu)件的奧氏體化(硬化)在典型情況下是在以下溫度范圍內(nèi)進行的:800℃-900℃、優(yōu)選840-900℃、進一步優(yōu)選840-890℃,持續(xù)時間10至70分鐘,優(yōu)選10至60分鐘。所述奧氏體細化的富鉻碳化物主要存在于奧氏體化階段的末期,恰在被隨后冷卻之前。作為一種選擇,如前述部分所述,富釩含氮析出物也可以在硬化期間存在。這種釩析出物會有助于細化奧氏體晶粒,特別是在制造厚大截面尺寸的軸承構(gòu)件、需要更大淬透性從而在典型情況下需要使用更高的奧氏體化溫度和/或長保溫時間的情況下。細化的晶粒(refinedgrains)將導致最終的軸承鋼產(chǎn)品有更好的韌性以及更高的強度和硬度。
在奧氏體化之后,所述軸承構(gòu)件隨即被以合適的介質(zhì)進行淬火,以便在冷卻期間避免所有的重建轉(zhuǎn)變產(chǎn)物(reconstructivetransformationproducts);并且,鋼微觀結(jié)構(gòu)中所獲的馬氏體、貝氏體(貝氏體-鐵氧體),或者這兩種結(jié)構(gòu),在包含馬氏體的構(gòu)件接受回火以后,或者在貝氏體轉(zhuǎn)變停止以后,僅剩有少量的殘余奧氏體。之后,所述軸承構(gòu)件在典型情況下被冷卻至室溫。
隨后,可采用深度凍結(jié)和/或回火以進一步減少殘余奧氏體含量,這確保了較高的硬度和強度,對滾動接觸疲勞的耐性具有積極影響。此外,較低的殘余奧氏體含量還被發(fā)現(xiàn)能夠提高軸承構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性,允許構(gòu)件用于溫度高于常規(guī)的苛刻軸承應用中。
鑒于碳含量較低,所述鋼被發(fā)現(xiàn)特別適合于表面感應硬化(surfaceinductionhardening)和回火。在此情況下,微觀結(jié)構(gòu)將典型地包括回火馬氏體。選擇性的碳化物/氮化物/碳氮化物也可以存在。
本發(fā)明所述的鋼中較低的碳含量還意味著,與具有較高碳含量的傳統(tǒng)軸承鋼相比,本發(fā)明所述的鋼對頭焊接(butt-weld)更容易。
實施例
現(xiàn)在將參照以下非限制性實施例進一步描述本發(fā)明。
鋼1,以wt.%計包括
c:0.75
si:0.1
mn:0.8
mo:0.7
cr:1.6
ni:0.1
cu:0.2
v:0.1
p:最多0.01
s:最多0.015
as+sn+sb:最多0.075
pb:最多0.002
al:最多0.050
fe:余量
氧含量水平應小于10ppm,ti含量水平小于30ppm,ca含量水平小于10ppm。氮作為微量元素(traceelement)存在(至少50ppm)。as的最高限是0.04wt.%。
鋼2,以wt.%計包括
c:0.75
si:0.05
mn:0.8
mo:0.7
cr:1.6
ni:0.1
cu:0.2
v:0.1
p:最多0.01
s:最多0.015
as+sn+sb:最多0.075
pb:最多0.002
al:最多0.050
fe:余量
氧含量水平應小于10ppm,ti含量水平小于30ppm,ca含量水平小于10ppm。氮作為微量元素存在(至少50ppm)。as的最高限是0.04wt.%。
由以上參考鋼組合物1和2制造的完全貝氏體硬化組分展現(xiàn)出約60hrc或更高的硬度。
比較鋼1,以wt.%計包括
c:0.75
si:0.2
mn:0.8
mo:0.36
cr:1.6
ni:0.1
cu:0.2
v:0.1
p:最多0.01
s:最多0.015
as+sn+sb:最多0.075
pb:最多0.002
al:最多0.050
fe:余量
氧含量水平應小于10ppm,ti含量水平小于30ppm,ca含量水平小于10ppm。氮作為微量元素存在(至少50ppm)。as的最高限是0.04wt.%。
比較鋼2,以wt.%計包括
c:0.75
si:0.35
mn:0.8
mo:0.36
cr:1.6
ni:0.1
cu:0.2
v:0.1
p:最多0.01
s:最多0.015
as+sn+sb:最多0.075
pb:最多0.002
al:最多0.050
fe:余量
氧含量水平應小于10ppm,ti含量水平小于30ppm,ca含量水平小于10ppm。氮作為微量元素存在(至少50ppm)。as的最高限是0.04wt.%。
比較鋼3,以wt.%計包括
c:0.75
si:0.05
mn:0.8
mo:0.5
cr:1.6
ni:0.1
cu:0.2
v:0.1
p:最多0.01
s:最多0.015
as+sn+sb:最多0.075
pb:最多0.002
al:最多0.050
fe:余量
氧含量水平應小于10ppm,ti含量水平小于30ppm,ca含量水平小于10ppm。氮作為微量元素存在(至少50ppm)。as的最高限是0.04wt.%。
(我們)研究了在260℃下回火1小時時對硬度保持的影響。對于以上實施例中的參考鋼組合物,硬度變化(維氏硬度,δhv)為大約+7.5(鋼1)、+4.5(鋼2)、0(比較鋼1)、+7(比較鋼2)、和-3(比較鋼3)。因此,鋼1和2獲得了最好的結(jié)果。鋼1和2還適合于連鑄,因為它們展現(xiàn)出降低的宏觀偏析效果。雖然比較鋼2也在硬度方面展現(xiàn)出良好的結(jié)果,但鑒于該實施例中的高硅含量(期待改善回火抗力)導致相對顯著的宏觀偏析效果,因此不適合連鑄。比較鋼1同樣如此,盡管程度較低。
在宏觀偏析方面還比較下面兩個進一步的實施例(v91和v92)。
比較鋼v91,以wt.%計包括
c:0.953
si:0.308
mn:0.671
mo:0.245
cr:1.721
ni:0.175
cu:0.155
v:0.01
n:0.0093
al:0.007
nb:0.002
sn:0.012
p:0.017
s:0.009
b:0.0002
as+sn+sb:最多0.075
fe:余量
氧含量水平應小于10ppm,ti含量水平小于30ppm,ca含量水平小于10ppm。as的最高限是0.04wt.%。
鋼v92,以wt.%計包括
c:0.749
si:0.134
mn:0.808
mo:0.705
cr:1.593
ni:0.114
cu:0.202
v:0.112
n:0.0049
al:0.007
nb:0.002
sn:0.002
p:0.006
s:0.005
b:0.0003
as+sn+sb:最多0.075
fe:余量
氧含量水平應小于10ppm,ti含量水平小于30ppm,ca含量水平小于10ppm。as的最高限是0.04wt.%。
將這兩種鋼合金v91和v92在真空中熔融(真空感應熔融),然后澆鑄在砂模中。它們的化學組成如上所述。
在鑄造后,將各鋼錠的頭部和底部切除(sectioned)并丟棄。之后,將鋼錠在1200℃下均化(homogenized)最少6小時,然后進行爐冷。
將鋼錠進行冷充(cold-charged)(在冷卻的狀態(tài)下感應加熱),并以100℃/小時的速度加熱至上述溫度。一旦達到期望的溫度,保持時間總共為8小時,以確保各鋼錠的中心區(qū)域(心部)在該溫度下至少被熱透6小時。
通過使用連續(xù)氮氣氣流來控制爐內(nèi)氣氛,初始流速為28升/分鐘。在冷卻至室溫期間,將氮氣流速升至100升/分鐘。盡管如此,所述鋼錠的冷卻速度還是足夠低的。
從各鋼錠切出兩片,然后根據(jù)astme381標準在宏觀腐蝕之前進行研磨和精磨(精細化拋光),用以揭示各合金的上述固態(tài)結(jié)構(gòu)(solidifiedstructure)。
然后,兩種合金的宏觀腐蝕截面被加以比較。鋼合金v92顯示的結(jié)構(gòu)比用于比較的參考鋼合金v91精細。
用以形成本發(fā)明所述軸承構(gòu)件的鋼合金具有高硬度、相對可焊接性、淬透性和韌性、滾動接觸疲勞耐受性、磨損和蠕變耐受性、以及微缺陷耐受性(macro-defecttolerance)。不僅如此,所述軸承構(gòu)件還在連鑄期間展現(xiàn)出降低的偏析。
前文的詳細描述通過解釋和說明而做出,并非意在限制隨附權(quán)利要求的范圍。本文所示的當前優(yōu)選實施方式的許多變體對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的,因此處于隨附權(quán)利要求及其等同要求的保護范圍內(nèi)。