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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110527911A(43)申请公布日2019.12.03(21)申请号201910869969.5C22C38/52(2006.01)(22)申请日2019.09.16C22C38/54(2006.01)C23C8/22(2006.01)(71)申请人北京航空航天大学B21J5/00(2006.01)地址100191北京市海淀区学院路37号C22C33/04(2006.01)(72)发明人郑立静徐惠彬张虎(74)专利代理机构北京航智知识产权代理事务所(普通合伙)11668代理人黄川史继颖(51)Int.Cl.C22C38/02(2006.01)C22C38/04(2006.01)C22C38/06(2006.01)C22C38/44(2006.01)C22C38/46(2006.01)C22C38/48(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种低密度高强高耐蚀齿轮轴承钢及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种低密度高强高耐蚀长寿命的齿轮轴承钢及其制备方法,属于轴承及齿轮用钢技术领域,该齿轮轴承钢的化学成分重量百分数为:C:0.1~0.35,Cr:12~16,Al:0.01~10,Mo:3~5.5,V:0.1~1.5,Ni:1.5~4,Co:9~15,Nb:0.01~0.15,B:0.0001~0.002,Si≤0.3,Mn≤0.3,且组分中含有稀土元素Re,其余为Fe及不可避免的杂质,本发明在成分设计上加入稀土元素RE,生产工艺为双真空熔炼、锻造、锻后预备热处理、渗碳和渗碳后热处理等工艺流程,本发明制备的轴承钢的密度可以从7.94g/cm3降低到6.52g/cm3,实现减重18%左右。硬度芯部硬度最高可达62HRC,表层硬度可达68HRC。在3.0~4.5GPa赫兹应力下接触疲劳寿命接近1X108,超过现有低碳钢的接触疲劳寿命。是一种综合性能优良的低密度高强耐蚀长寿命齿轮轴承钢。CN110527911ACN110527911A权利要求书1/2页1.一种低密度高强高耐蚀的齿轮轴承钢,其特征在于,所述齿轮轴承钢中的化学元素及其重量百分比(%)为C:0.1~0.35,Cr:12~16,Al:0.01~10,Mo:3~5.5,V:0.1~1.5,Ni:1.5~4,Co:9~15,Nb:0.01~0.15,B:0.0001~0.002,Si≤0.3,Mn≤0.3,且组分中含有稀土元素Re,其余为Fe及不可避免的杂质,所述齿轮轴承钢为带有Al和稀土Re的钢铸锭经过渗碳后得到。2.根据权利要求1所述的低密度高强高耐蚀的齿轮轴承钢,其特征在于,稀土元素的含量为:0<RE≤0.3。3.根据权利要求1或2所述的低密度高强高耐蚀的齿轮轴承钢,其特征在于,所述齿轮轴承钢中的合金元素符合以下关系:W(Al)≤35-0.8*W(Cr)-1.8*W(Si)-W(Mo)-0.2*W(Nb)-2.4*W(V),且0.035*W(Al)≤W(C)≤0.1*W(Al),且9-20*W(C)≤0.35*W(Mn)+W*(Ni)+2*W(Re)+0.6*W(Co);式中W(X)是指X元素在齿轮轴承钢中的重量百分含量。4.根据权利要求2所述的低密度高强高耐蚀的齿轮轴承钢,其特征在于,所述钢的化学元素及其重量百分比(%)为:C:0.12~0.25,Cr:13~15,Al:1~5,Mo:4~5,V:0.5~1.0,Ni:1.8~3.5,Co:11~15,Nb:0.01~0.06,B:0.0001~0.002,Si≤0.3,Mn≤0.3,RE:0~0.3。5.一种权利要求1~4任一项所述低密度高强高耐蚀的齿轮轴承钢的制备方法,其特征在于,包括双真空熔炼、均质化处理、锻造、锻后预备热处理、渗碳和渗碳后热处理工艺流程,具体为:(1)钢的冶炼:采用双真空熔炼生产具有所述组分的铸锭;(2)均质化处理:在1100℃~1350℃温度范围内,保温10~30h,进行高温扩散均质化处理。(3)铸坯的锻造:锻造温度范围为1000℃~1200℃,锻造成尺寸为250mm×250mm截面的方坯坯料,锻后空冷。要求晶粒度小于6级,锭子镦拔次数2~5次,变形比不小于8~10级。锻造后的材料在600℃~700℃进行1~3h的去应力退火,炉冷至400℃~500℃进行空冷。(4)渗碳前预备热处理渗碳前对材料进行预备热处理,消除锻造粗晶组织,避免渗碳后粗晶组织的产生,为渗碳和最终的热处理做好组织准备。预备热处理过程由正火和回火组成,其具体工艺为:在1100℃~1200℃范围内进行1~3h正火,空冷至室温;最后在600℃~700℃温度范围内进行1~3h的回火,直接炉冷至室温。(5)渗碳:在900℃~980℃温