一种高碳铬钢轴承套圈温-热复合形变球化方法技术

本发明专利技术公开了一种高碳铬钢轴承套圈温‑热复合形变球化方法，包括以下步骤：S1、将轴承套圈毛坯在热轧环机上进行热轧环预变形，然后快速水冷至500℃附近；S2、将热轧环预变形后的轴承套圈预锻件放入加热炉中加热至材料临界温度Ac1以上30℃～50℃，进行第一次保温，然后将保温后的轴承套圈预锻件随炉冷却至材料临界温度Ar1以下10℃～30℃，进行第二次保温；S3、将第二次保温后的轴承套圈预锻件从加热炉中取出并快速转移至热轧环机上进行温轧环变形，控制终轧温度在Ar1以下100℃以内。本发明专利技术将热轧环与温轧环复合，通过合理匹配设计变形工艺条件，可以降低温轧环成形力，并且提高成形组织球化效果。

A Temperature-Thermal Compound Deformation Spheroidization Method for High Carbon Chromium Steel Bearing Ring

The invention discloses a high carbon chromium steel bearing ring temperature and hot compound deformation spheroidization method, which includes the following steps: S1, pre-deformation of bearing ring blank on hot rolling ring machine, then rapid water cooling to 500 C; S2, heating the pre-forged bearing ring after pre-deformation into heating furnace to 30 ~50 C above the critical temperature of material Ac1, and carrying out the first step. Secondary heat preservation, and then the pre-forgings of bearing rings after heat preservation are cooled with the furnace to the material critical temperature below Ar1 10 ~30 C for the second heat preservation; S3, the pre-forgings of bearing rings after the second heat preservation are removed from the heating furnace and quickly transferred to the hot rolling ring mill for warm rolling ring deformation, and the final rolling temperature is controlled to be less than 100 C below Ar1. The hot-rolled ring is combined with the warm-rolled ring, and the forming force of the warm-rolled ring can be reduced and the spheroidizing effect of the forming structure can be improved by reasonably matching the design of the deformation process conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种高碳铬钢轴承套圈温-热复合形变球化方法
本专利技术属于轴承制造
，具体涉及一种高碳铬钢轴承套圈温-热复合形变球化方法。
技术介绍
轴承是机械装备力能承载和运动传递的关键基础件，内、外套圈是轴承的基体零件，其制造成本和质量几乎决定着轴承成本、性能和寿命，轴承套圈制造是轴承制造的核心。以GCr15为代表的高碳铬轴承钢是轴承套圈制造的主要用材，由于其室温成形和加工性能较差，在轴承套圈制造过程中球化退火一直是必不可少的重要工序，通过球化退火处理，使材料片层珠光体组织球化转变为粒状珠光体组织，使材料塑性提高、强度和硬度下降，从而满足冷轧环成形和切削加工工艺需求，并且为最终热处理做组织准备。当前高碳铬轴承钢轴承套圈工业生产中普遍采用等温球化退火工艺，该工艺流程长，一般需要十余小时，不仅效率低、能耗高，而且球化组织粗大不均匀，遗传影响最终热处理组织质量尤其是碳化物尺寸、形态和分布，最终影响轴承套圈机械性能。针对上述问题，本专利专利技术人研究团队提出了专利技术名称为“一种实现组织球化的高碳铬轴承钢温轧环成形方法”的中国专利技术专利申请(公开号为CN107138660A)，该方法将轴承套圈在略低于材料锻造温度下进行温轧环变形来使组织直接球化，实现成形-球化一体化，从而省去传统球化退火工序，可以显著提高效率和降低能耗。然而，轴承套圈温轧环由于材料变形温度低、变形抗力大，对模具寿命和设备影响较大，而且由于原材料初始片层珠光体组织粗大，导致温轧环球化后的组织仍然存在局部不均匀问题，降低变形力和提高变形材料初始组织质量是温轧环方法应用于轴承套圈制造中迫需解决的实际问题。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高碳铬钢轴承套圈温-热复合形变球化方法，它将实际生产普遍应用的热轧环与温轧环复合，通过合理匹配设计变形工艺条件，可以降低温轧环成形力，并且提高成形组织球化效果。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高碳铬钢轴承套圈温-热复合形变球化方法，包括以下步骤：S1、热轧环预变形：将轴承套圈毛坯在热轧环机上进行热轧环预变形，然后快速水冷至500℃附近；S2、热变形组织控温调控：将热轧环预变形后的轴承套圈预锻件放入加热炉中加热至材料临界温度Ac1以上30℃～50℃，进行第一次保温，然后将保温后的轴承套圈预锻件随炉冷却至材料临界温度Ar1以下10℃～30℃，进行第二次保温；S3、温轧环变形球化：将第二次保温后的轴承套圈预锻件从加热炉中取出并快速转移至热轧环机上进行温轧环变形，控制终轧温度在Ar1以下100℃以内，当尺寸达到锻件尺寸时停止轧制，空冷至室温，即得到具有球化组织的轴承套圈锻件。按上述技术方案，步骤S1中，热轧环的变形量为套圈毛坯至套圈锻件总变形量的50％，热轧环的变形温度为材料终锻温度以上50℃～80℃。按上述技术方案，步骤S2中，第一次保温的时间t＝0.75H+4，t的单位为分钟，H为轴承套圈预锻件的壁厚，其单位为毫米。按上述技术方案，步骤S2中，轴承套圈预锻件的冷却速度为100℃/h～200℃/h。按上述技术方案，步骤S2中，第二次保温的时间为10～20分钟。本专利技术具有以下有益效果：首先，本专利技术通过对轴承套圈毛坯进行热轧环预变形处理，可以减小温轧环变形量，降低温轧环变形力，并且通过热轧环变形和快速冷却可以细化组织，获得有利于球化的细密片层珠光体组织；其次，本专利技术在加热炉中进行合理温度和时间的加热、第一次保温、冷却和第二次保温，调控热轧环预锻件组织，为温轧环形变球化作组织准备，另外，在控温组织调控中通过二次保温，可以促进材料由过冷奥氏体中充分析出球状渗碳体，不仅降低材料变形抗力，而且有利于提高球化组织均匀性。本专利技术解决了温轧环变形力大、球化组织不均匀的问题，能够减少轴承套圈温轧环变形力，保护轧环模具和设备，改善轴承套圈形变球化组织形态和分布，提高球化组织质量。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术实施例的工艺流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，一种高碳铬钢轴承套圈温-热复合形变球化方法，包括以下步骤：S1、热轧环预变形：将轴承套圈毛坯在热轧环机上进行热轧环预变形，然后快速水冷至500℃附近；S2、热变形组织控温调控：将热轧环预变形后的轴承套圈预锻件放入加热炉中加热至材料临界温度Ac1以上30℃～50℃，进行第一次保温，然后将保温后的轴承套圈预锻件随炉冷却至材料临界温度Ar1以下10℃～30℃，进行第二次保温；S3、温轧环变形球化：将第二次保温后的轴承套圈预锻件从加热炉中取出并快速转移至热轧环机上进行温轧环变形，控制终轧温度在Ar1以下100℃以内，当尺寸达到锻件尺寸时停止轧制，空冷至室温，即得到具有球化组织的轴承套圈锻件。在本专利技术的优选实施例中，如图1所示，步骤S1中，热轧环中需合理控制变形量、变形温度和冷却温度，热轧环的变形量通常为套圈毛坯至套圈锻件总变形量的50％，热轧环的变形温度通常为材料终锻温度以上50℃～80℃。在本专利技术的优选实施例中，步骤S2中，第一次保温的时间可根据预锻件壁厚计算，具体的，第一次保温的时间t＝0.75H+4，t的单位为分钟，H为轴承套圈预锻件的壁厚，其单位为毫米。在本专利技术的优选实施例中，步骤S2中，轴承套圈预锻件的冷却速度为100℃/h～200℃/h。在本专利技术的优选实施例中，步骤S2中，第二次保温的时间为10～20分钟。实施例以高碳铬钢轴承套圈为例，其材料为GCr15，轴承套圈毛坯内径和外径分别为110mm和145mm，轴承套圈锻件内径和外径分别为180mm和200mm，采用本专利技术对其进行温-热复合形变球化方法，如图1所示，包括以下步骤：(1)热轧环预变形：将轴承套圈毛坯按总变形量50％进行热轧环预变形，随后喷水冷却至500℃左右；(2)控温组织调控：将热轧环预变形后的轴承套圈预锻件加热至800℃，按热轧环变形量为总变形量的50％，计算确定热轧环后预锻件厚度为28mm，进行25分钟的第一次保温，随后按200℃/h冷速随炉冷却至700℃，进行20分钟的第二次保温。(3)温轧环变形球化：将保温后的轴承套圈预锻件从加热炉中取出快速转移至热轧环机上进行温轧环变形，当尺寸达到锻件尺寸时停止轧制，随后空冷至室温即可，得到具有球化组织的轴承套圈锻件。将上述得到的具有球化组织的轴承套圈锻件与采用温轧环方法得到的锻件进行组织对比，本专利技术得到的锻件的球状碳化物沿锻件厚度方向分布的均匀性和圆度均得到改善、大颗粒和长条状碳化物比例减小，球化效果更好。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本专利技术所附权利要求的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高碳铬钢轴承套圈温‑热复合形变球化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、热轧环预变形：将轴承套圈毛坯在热轧环机上进行热轧环预变形，然后快速水冷至500℃附近；S2、热变形组织控温调控：将热轧环预变形后的轴承套圈预锻件放入加热炉中加热至材料临界温度Ac1以上30℃～50℃，进行第一次保温，然后将保温后的轴承套圈预锻件随炉冷却至材料临界温度Ar1以下10℃～30℃，进行第二次保温；S3、温轧环变形球化：将第二次保温后的轴承套圈预锻件从加热炉中取出并快速转移至热轧环机上进行温轧环变形，控制终轧温度在Ar1以下100℃以内，当尺寸达到锻件尺寸时停止轧制，空冷至室温，即得到具有球化组织的轴承套圈锻件。

【技术特征摘要】
1.一种高碳铬钢轴承套圈温-热复合形变球化方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、热轧环预变形：将轴承套圈毛坯在热轧环机上进行热轧环预变形，然后快速水冷至500℃附近；S2、热变形组织控温调控：将热轧环预变形后的轴承套圈预锻件放入加热炉中加热至材料临界温度Ac1以上30℃～50℃，进行第一次保温，然后将保温后的轴承套圈预锻件随炉冷却至材料临界温度Ar1以下10℃～30℃，进行第二次保温；S3、温轧环变形球化：将第二次保温后的轴承套圈预锻件从加热炉中取出并快速转移至热轧环机上进行温轧环变形，控制终轧温度在Ar1以下100℃以内，当尺寸达到锻件尺寸时停止轧制，空冷至室温，即得到具有球化组织的轴承套圈锻件。2.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱东升，王慧玲，华林，杨俊，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42