轴承部件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及轴承部件(1)以及形成轴承部件的方法。轴承部件包括第一金属材料(2)和第二金属材料(3)，其中第一材料(2)具有第一碳含量(4)，并且第二材料(3)具有第二碳含量(5)，其中第一材料(2)和第二材料(3)已经通过扩散焊接工艺接合。扩散焊接工艺导致在第一材料(2)和第二材料(3)之间具有变化的碳含量的过渡区域(6)。过渡区域(6)中的变化的碳含量基本上在区间(7)内，其中区间端点由第一材料(2)和第二材料(3)的碳含量限定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
根据第一方面，本专利技术涉及轴承部件，例如滚子轴承的外环、内环或滚子。根据第二方面，本专利技术涉及形成根据本专利技术第一方面的轴承部件的方法。
技术介绍
通过扩散焊接和高温等静压接合两个材料形成轴承部件是已知的。
技术实现思路
本专利技术的目标是提供改进的轴承部件及其形成方法。根据本专利技术的第一方面，该目标通过提供一种轴承部件来实现，该轴承部件具有第一金属材料和第二金属材料，其中第一材料具有第一碳含量，并且第二材料具有第二碳含量。第一材料和第二材料通过扩散焊接工艺接合，其中扩散焊接工艺导致在第一材料和第二材料之间具有变化的碳含量的过渡区域。过渡区域中的变化的碳含量基本上在一个区间内，其端点由第一材料和第二材料的碳含量限定。在过渡区域的边缘可能容易产生碳含量的小量增加/减小，但是不应从区间端点延伸超过总区间的5%。当碳含量实质上不在第一材料和第二材料的含量之上或之下时，表明碳不再起作用来形成硬且脆的渗碳体或其它复合金属碳化物或碳化铁。因此保证了过渡区域的强度。本专利技术人认识到，通过扩散焊接或高温等静压接合两个材料以形成轴承部件的已知方法，容易在材料彼此接合的过渡区域中产生弱区，尤其是在接合不同质量的材料时，例如便宜的铸钢与高质量的工具钢。两个接合材料之一可在接合工艺中获得碳，而另一个材料可能损失碳。两个材料中的碳梯度可能导致在随后热处理期间的弱脆状态。具有大片弱脆微结构状态的过渡区域，例如渗碳体网络或其它复合金属碳化物，可能显著降低两个接合材料任何一个或二者的强度。通过选择两个接合材料的合金成分和/或选择工艺温度，可减小材料之间的碳扩散率。两个合金的硬化特性于是达到所需的很大限度，并且围绕过渡区域的体积没有很大体积的弱或脆状态。两个材料总是保持对其过渡区域的能力和微型结构。过渡区域的尺寸得到减小，并且材料脆性等潜在的问题得到减少。实际的界面的强度可能仍小于两个接合材料。原始表面氧化物和表面污染物可能仍作用于接合焊接的强度降低。这给工艺开始前的工艺技术和表面准备造成附加的要求在。表面污染物的问题例如可通过对表面在接合之前对其进行小心的表面清洗和表面活化而得到减轻，例如通过蚀刻或诸如机械加工、研磨或喷砂的其它方法。碳活性是用于描述本专利技术的中心术语。碳势解释为在给定的条件下包含活性碳的环境更改或保持钢的碳水平的能力。在任何特定的环境下，所获得的碳水平取决于诸如温度、时间和钢成分的因素。因此，碳势是例如两个材料之间碳活性差。因此，如果存在碳活性差，即当碳势不为零时，碳将从一个材料扩散到另一个材料。要接合的两个材料具有不同的碳含量。这些碳含量限定了其之间的碳区间的端点。碳含量是指材料中的中间值。碳含量可自然变化，并且在材料中都具有局部变化，例如特别是在轴承部件的圆周表面周围，但这是指材料的总平均值。作为示例，当接合3重量百分比(wt% )碳的材料与lwt%碳的材料时，区间为2*1:%碳，并且区间端点为3wt%碳和因此与第一材料和第二材料的碳中间值相同。过渡区域是碳含量变化的区域，这是由于接合工艺可在材料中观察到。现在描述根据本专利技术第一方面的轴承部件的示范性和有利的实施例。根据轴承部件的一个实施例，第一材料和第二材料之间的过渡区域中的变化的碳含量基本上是线性的。碳含量的线性变化是指过渡区域中测得的碳含量因具有很小的碳含量而不变化，然后突然增加碳含量，即绘制的碳含量图在正负导数之间不应变化到很大程度。因此，线性也是指碳含量从一个材料到另一个材料的突然变化，这是优选的图形，只要它沿途变化不大。碳含量应沿着轴承部件的横截面测量，横截面垂直于两个材料接合的面。这样，要接合的表面不需要是平面，因为圆形表面也具有垂直方向。变化的碳含量的线性过渡更加清楚地表明，碳对形成硬且脆的渗碳体或其它复合金属碳化物或碳化铁已经不起作用。可以有很小的变化，但是过渡区域中碳含量的任何非线性变化，即在其中所绘制的碳含量曲线从正到负到再一次正或者相反，应小于碳含量区间的50%，优选小于两个材料的碳含量限定的总区间的25%。这产生势能很强的过渡区域。在轴承部件的一个实施例中，第一材料和第二材料之间碳含量变化的至少80%发生在垂直于接合表面测量小于200 μπι的距离上。在轴承部件的另一个实施例中，碳含量上总变化的至少80%发生在垂直于接合表面测量为100 μπι的距离上。这描绘了碳含量从一个材料到另一个材料的突然变化，是优选的图形，因为接合工艺尚未影响材料的特性到很大程度，而是在全部部件上限制到很小的部分。这进一步加强了过渡区域和轴承部件的总质量。在轴承部件的一个实施例中，材料之一是轴承钢。特别是耐腐蚀和/或耐磨损钢。在一个实施例中，材料之一是Μ50钢。在进一步的实施例中，材料之一是M50NIL钢。在再一个实施例中，材料之一是如ISO 683-17:1999(E)9-10页所示的传统轴承钢的任何一个。可采用满足轴承部件的钢清洁度和硬度要求的任何其它钢，例如不锈钢工具钢。在进一步的实施例中，所用的材料是马氏体硬化不锈钢N合金钢，例如XD15NW或适合于表面富集且具有良好钢清洁度的马氏体硬化的不锈钢。然而，本专利技术不限于这些材料。采用这些类型钢的益处例如是由这些材料组成的部分非常耐磨和耐腐。因此高质量轴承钢优选设置在轴承部件的高应力区域周围，例如在轴承环的滚道或滚子的滚动表面周围，例如，也可以设置在轴承部件的凸缘或任何其它部分或区域，或者凸缘、滚道和滚动表面的组合。在一个实施例中，轴承部件是滚子轴承的内环、外环或滚子。部件可属于任何轴承类型，例如球形滚子轴承、圆柱滚子轴承或圆锥滚子轴承或深槽球形轴承。它可为径向轴承和轴向推力型轴承，并且轴承具有单排或几排滚动元件。它可为具有单排或几排球的轴向和径向球轴承。根据本专利技术的第二方面，该目标通过提供形成根据本专利技术第一方面的轴承部件的方法实现。形成轴承部件的方法包括如下步骤:加热第一材料和第二材料，在特定的压力、时间周期和温度下将它们彼此抵靠压紧，因此允许材料彼此扩散。此外，在接合温度下第一材料的碳活性是第二材料的碳活性的80-120%。在轴承部件形成方法的另一个实施例中，要接合材料之一的碳活性是另一个材料的90-110%。在轴承部件形成方法的进一步实施例中，要接合材料之一的碳活性是另一个材料的95-105%。在再一个实施例中，碳活性在接合温度下与另一个材料基本上相同，但是也可为另一个材料的99-101 %、98-102%、97-103%。碳活性可能受到如下二者的影响:在其它合金元素保持不变的情况下改变材料中的碳含量，和/或改变材料的温度。这两个尺度可以被改变以调整碳活性来优化轴承部件的形成方法。使材料具有相同或类似碳活性的益处是避免了两个接合材料之一在接合工艺中获得碳，而另一个材料可能损失碳。因此，在随后的热处理期间，在来自可能导致弱脆状态的工艺的两个材料中不存在碳梯度。因为具有诸如渗碳体网或其它复合金属碳化物的弱脆微型结构状态的较大片段的过渡区域会显著地降低两个接合材料的任何一个或二者的强度，这保证了轴承部件坚固耐用。本专利技术第一方面的所有方面可应用于本专利技术第二方面的所有方面，反之亦然。现在描述根据本专利技术第二方面的轴承部件的示范性和有利的实施例。在形成轴承部件的方法的实施例中，该形成方法通过高温等静压进行。材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴承部件(1)，包括：‑第一金属材料(2)和第二金属材料(3)，其中该第一材料(2)具有第一碳含量(4)，并且该第二材料(3)具有第二碳含量(5)，‑其中该第一材料(2)和该第二材料(3)已经通过扩散焊接工艺接合，其中该扩散焊接工艺导致在该第一材料(2)和该第二材料(3)之间具有变化碳含量的过渡区域(6)，并且‑其中该过渡区域(6)中的变化的碳含量基本上在区间(7)内，并且‑其中区间端点(40,50)由该第一材料(2)和该第二材料(3)的碳含量(4,5)限定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：I斯特兰德尔，
申请(专利权)人：斯凯孚公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE