本發明涉及鋼球技術領域，尤其涉及一種抗滾動疲勞軸承鋼球及其制備方法。
背景技術：
軸承鋼是特種鋼產品中要求最為嚴格的產品，軸承工作條件十分惡劣，在工作時承受著極大的壓力和摩擦力，所以要求軸承鋼有高而均勻的硬度和耐磨性，以及高的彈性極限和高的抗滾動疲勞性能。因此需嚴格要求軸承鋼的化學成分的均勻性、非金屬夾雜物的含量和分布、碳化物的分布。
目前，我國軸承鋼球的性能較低，在使用過程中容易在鋼球表面或內部產生裂紋，導致鋼球的抗滾動疲勞性能低下，因此需要提供新的軸承鋼球，來提高軸承鋼球的性能。
技術實現要素：
基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種抗滾動疲勞軸承鋼球及其制備方法，本發明通過各元素以合適比例相互配合，并以合適的球化退火工藝，阻止網狀碳化物形成，促進球狀碳化物的形成并均勻分布，使得本發明具有良好的加工性、韌性、抗裂性，并配以合適的熱處理工藝，使得本發明內部組織均勻，從而大大增加本發明的硬度、耐磨性和抗滾動疲勞性。
本發明提出的一種抗滾動疲勞軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：1-1.1％，Cr：1.4-1.5％，Si：0.2-0.4％，Mn：0.3-0.5％，Ni：0.02-0.04％，Mo：0.1-0.15％，Nb：0.03-0.04％，S≤0.02％，P≤0.02％和Al，余料為Fe；
其中，滿足“Al＝C-16.5Nb”的表達式。
優選地，其各組分的重量百分比如下：C：1.03-1.07％，Cr：1.42-1.48％，Si：0.25-0.35％，Mn：0.35-0.45％，Ni：0.025-0.035％，Mo：0.11-0.13％，Nb：0.032-0.038％，S≤0.02％，P≤0.02％和Al，余料為Fe。
優選地，其各組分的重量百分比如下：C：1.05％，Cr：1.45％，Si：0.3％，Mn：0.4％，Ni：0.03％，Mo：0.12％，Nb：0.035％，S≤0.02％，P≤0.02％和Al，余料為Fe。
本發明還提出了上述抗滾動疲勞軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：
S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鎳、鉬、鈮、鋁，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；
S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進行軋制，然后調節溫度至840-860℃，保溫20-40min，降溫至740-760℃，保溫40-60min，接著升溫至810-830℃，保溫40-60min，降溫至690-710℃，保溫1-2h，降溫至640-650℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球；
S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，淬火冷卻至室溫，升溫至250-270℃，保溫6-8h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到抗滾動疲勞軸承鋼球。
優選地，在S2中，軋制的終軋溫度為880-900℃。
優選地，在S2中，取S1中得到的鑄錠，進行軋制，然后調節溫度至840-860℃，保溫20-40min，以3-5℃/min的速度降溫至740-760℃，保溫40-60min，接著以3-5℃/min的速度升溫至810-830℃，保溫40-60min，以15-20℃/s的速度降溫至690-710℃，保溫1-2h，以10-15℃/s的速度降溫至640-650℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球。
優選地，在S3中，淬火溫度為830-850℃。
本發明通過增加C含量，來增加本發明的耐磨性和硬度，并配合適含量的Cr，來進一步增加本發明的硬度，并通過Ni、Mo相互配合，增加本發明的韌性，和抗裂性能；通過限定Al＝C-16.5Nb的關系式，C、Nb、Al以合適比例配比，使得在球化退火過程中，Nb對C原子產生很強的拖拽作用，并且Nb、Al配合，降低珠光體形變溫度，減小珠光體片層間距，Nb可以形成Nb(C，N)析出，在珠光體相變過程中，阻止C的長程擴散，從而減小珠光體的片層間距，從兩方面作用達到細化珠光體的作用，并與適量Al配合，進一步細化珠光體片間距，增加強韌性；Nb與Al配合，降低珠光體形變溫度，加快球化進程，縮短球化時間，增加形變儲能，從而促進C在鋼中均勻擴散，并配合NbC可以改變鐵素體和滲碳體之間的界面能，使珠光體產生離異共析，變得不規則，使得網狀碳化物更加破碎，從而促進球化退火時形成球狀滲碳體并在鋼球內部均勻分散，通過循環球化退火工藝，并配合Nb、Al、C的作用，大大縮短了球化退火的時間，使得碳化物球化完全并均勻分布在鋼球中，從而大大增加本發明的加工性能、韌性和抗裂性能；另外Al、Nb可以形成細小的碳化物和氮化物，配合Cr元素，達到阻止球狀碳化物長大，細化晶粒的作用，從而進一步增加本發明的機械性能；通過選用合適的淬火溫度，使得碳化物固溶進入奧氏體，增加本發明的硬度和強度，并通過淬火、回火，增加本發明的強度、韌性，消除殘余應力，增加本發明的抗裂性；本發明通過各元素以合適比例相互配合，并以合適的球化退火工藝，阻止網狀碳化物形成，促進球狀碳化物的形成并均勻分布，使得本發明具有良好的加工性、韌性、抗裂性，并配以合適的熱處理工藝，使得本發明內部組織均勻，從而大大增加本發明的硬度、耐磨性和抗滾動疲勞性。
具體實施方式
下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
實施例1
一種抗滾動疲勞軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：1.05％，Cr：1.45％，Si：0.3％，Mn：0.4％，Ni：0.03％，Mo：0.12％，Nb：0.035％，S：0.015％，P：0.015％，Al：0.473％，余料為Fe。
上述抗滾動疲勞軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：
S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鎳、鉬、鈮、鋁，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；
S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進行軋制，然后調節溫度至850℃，保溫30min，降溫至750℃，保溫50min，接著升溫至850℃，保溫50min，降溫至700℃，保溫1.5h，降溫至645℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球；
S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，淬火冷卻至室溫，升溫至260℃，保溫7h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到抗滾動疲勞軸承鋼球。
實施例2
一種抗滾動疲勞軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：1％，Cr：1.5％，Si：0.2％，Mn：0.5％，Ni：0.02％，Mo：0.15％，Nb：0.03％，S：0.02％，P：0.02％，Al：0.505％，余料為Fe。
上述抗滾動疲勞軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：
S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鎳、鉬、鈮、鋁，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；
S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進行軋制，然后調節溫度至860℃，保溫20min，以5℃/min的速度降溫至740℃，保溫60min，接著以3℃/min的速度升溫至830℃，保溫40min，以20℃/s的速度降溫至690℃，保溫2h，以10℃/s的速度降溫至650℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球，其中，軋制的終軋溫度為880℃；
S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，淬火冷卻至室溫，升溫至270℃，保溫6h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到抗滾動疲勞軸承鋼球，其中，淬火溫度為850℃。
實施例3
一種抗滾動疲勞軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：1.1％，Cr：1.4％，Si：0.4％，Mn：0.3％，Ni：0.04％，Mo：0.1％，Nb：0.04％，S：0.018％，P：0.018％，Al：0.44％，余料為Fe。
上述抗滾動疲勞軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：
S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鎳、鉬、鈮、鋁，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；
S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進行軋制，然后調節溫度至840℃，保溫40min，以3℃/min的速度降溫至760℃，保溫40min，接著以5℃/min的速度升溫至810℃，保溫60min，以15℃/s的速度降溫至710℃，保溫1h，以15℃/s的速度降溫至640℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球，其中，軋制的終軋溫度為900℃；
S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，淬火冷卻至室溫，升溫至250℃，保溫8h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到抗滾動疲勞軸承鋼球，其中，淬火溫度為830℃。
實施例4
一種抗滾動疲勞軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：1.03％，Cr：1.48％，Si：0.25％，Mn：0.45％，Ni：0.025％，Mo：0.13％，Nb：0.032％，S：0.017％，P：0.017％，Al：0.502％，余料為Fe。
上述抗滾動疲勞軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：
S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鎳、鉬、鈮、鋁，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；
S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進行軋制，然后調節溫度至855℃，保溫25min，以4.5℃/min的速度降溫至745℃，保溫55min，接著以3.5℃/min的速度升溫至825℃，保溫45min，以18℃/s的速度降溫至695℃，保溫1.8h，以11℃/s的速度降溫至647℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球，其中，軋制的終軋溫度為885℃；
S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，淬火冷卻至室溫，升溫至265℃，保溫6.5h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到抗滾動疲勞軸承鋼球，其中，淬火溫度為845℃。
實施例5
一種抗滾動疲勞軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：C：1.07％，Cr：1.42％，Si：0.35％，Mn：0.35％，Ni：0.035％，Mo：0.11％，Nb：0.038％，S：0.016％，P：0.016％，Al：0.443％，余料為Fe。
上述抗滾動疲勞軸承鋼球的制備方法，包括如下步驟：
S1、熔煉：取廢鋼熔煉，加入碳、鉻、硅、錳、鎳、鉬、鈮、鋁，粗煉，精煉，出爐澆鑄得到滿足上述成分的鑄錠；
S2、球化退火：取S1中得到的鑄錠，進行軋制，然后調節溫度至845℃，保溫35min，以3.5℃/min的速度降溫至755℃，保溫45min，接著以4.5℃/min的速度升溫至815℃，保溫55min，以16℃/s的速度降溫至705℃，保溫1.2h，以13℃/s的速度降溫至643℃，空冷至室溫，冷鐓，光磨得到中間鋼球，其中，軋制的終軋溫度為895℃；
S3、熱處理：取S2中得到的中間鋼球，淬火冷卻至室溫，升溫至255℃，保溫7.5h，冷卻至室溫，硬磨，初研，精研得到抗滾動疲勞軸承鋼球，其中，淬火溫度為835℃。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。