本发明专利技术涉及一种控制高温轴承钢尺寸变化的热处理方法，包括以下步骤：步骤一，将8Cr4Mo4V钢进行锻造、球化退火及机加工处理；步骤二，将机加工处理后的8Cr4Mo4V钢进行淬火和回火；步骤三，对淬火和回火后的8Cr4Mo4V钢进行一次冷热循环稳定处理和粗磨；步骤四，对粗磨后的8Cr4Mo4V钢进行第二次冷热循环稳定处理；步骤五，对两次冷热循环稳定处理后的8Cr4Mo4V钢进行第3次冷热循环稳定处理和低温稳定热处理，然后对轴承滚道进行精磨和研磨后成品。本发明专利技术专利是在尺寸稳定热处理基础上，对轴承零件再进行热处理，从而最大限度的控制轴承尺寸变化，提高轴承尺寸精度。
A heat treatment method to control the size change of high temperature bearing steel
【技术实现步骤摘要】
一种控制高温轴承钢尺寸变化的热处理方法
本专利技术属于热处理工艺
，涉及一种控制高温轴承钢尤其是8Cr4Mo4V轴承用钢尺寸变化的热处理方法。
技术介绍
尺寸稳定性是影响轴承制造精度和使用寿命的一个重要指标，8Cr4Mo4V钢是目前最常用的一种航空发动机高温轴承用钢，其广泛用于工作温度在316℃以下并且DN值在2.4×106以下的航空发动机主轴轴承，服役环境复杂。因此尺寸稳定性成为评价轴承等级和使用寿命的一个重要指标。航空发动机轴承用钢8Cr4Mo4V在制造和使用期间因为尺寸变化，导致轴承加工精度降低，或者在存放期间发生尺寸变化，从而降低轴承等级和轴承使用寿命。前期研究表明，对该材质轴承钢采用稳定化热处理，能够有效的降低其尺寸变化，并符合相关标准对尺寸变化的要求，但是处理后的轴承仍然存在一定的变化，尺寸仍然存在小范围波动，对于制造更高级别的高精度轴承来说仍然存在问题，需要进一步控制尺寸变化。当前8Cr4Mo4V钢经热处理、尺寸稳定处理后尺寸变化≤5/100000，但在应用过程中仍然存在变化会使轴承尺寸变化超过高精度、高端轴承等级标准要求，降低轴承的制造等级和使用寿命，不能满足轴承长期使用的等级控制及尺寸控制精度要求。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术尺寸控制的问题，本专利技术提供一种能够使8Cr4Mo4V钢热处理并且尺寸稳定处理后，使轴承尺寸变化更小和尺寸更加稳定的热处理工艺。技术方案：一种控制高温轴承钢尺寸变化的热处理方法，包括以下步骤：步骤一，将8Cr4Mo4V钢进行锻造、球化退火及机加工处理；步骤二，将机加工处理后的8Cr4Mo4V钢进行淬火和回火；步骤三，对淬火和回火后的8Cr4Mo4V钢进行一次冷热循环稳定处理和粗磨；步骤四，对粗磨后的8Cr4Mo4V钢进行第二次冷热循环稳定处理；步骤五，对两次冷热循环稳定处理后的8Cr4Mo4V钢进行第3次冷热循环稳定处理和低温稳定处理，然后对轴承滚道进行精磨和研磨后成品。所述步骤二中，淬火是在真空条件下进行的，真空淬火温度是1060-1110℃。所述机加工处理后的8Cr4Mo4V钢放入淬火炉内，先将淬火炉内抽真空后再升温，待真空度达到5×10-1-5×10-2Pa开始升温，升温是由室温先以6-9℃/min的升温速率升温至1045-1058℃，接下来10-20min的时间再升温25-52℃，温度达到1060-1110℃时保温0.5-2h，之后采用高纯氮气冷却，氮气的冷却能力满足在小于等于10min的时间内将8Cr4Mo4V钢冷却至小于等于200℃，然后在30-60min时间内，冷却至小于等于40℃，然后进行三次回火，回火升温是由室温以7-9℃/min的升温速率升温至520-560℃，保温时间是2-3h，冷却气压1.5-2bar。所述步骤三和步骤四中，冷处理的降温速率为2-4℃/min，冷处理是在可控式恒温恒湿试验箱内进行，可控式恒温恒湿试验箱内温度为-65～-95℃，保温时间2-3h，保温结束后，在10-15min的时间内将可控式恒温恒湿试验箱温度升至50-70℃。冷处理结束后取出样品，再将样品放入真空炉内进行热处理，先将真空炉抽真空，待真空度达到5×10-1-5×10-2Pa时开始加热，室温下以4-6℃/min的升温速率升温至400℃，接下来的15-20min再升温10-55℃，温度达到410-465℃时保温2-3h，保温结束后采用氮气冷却，氮气气压是0.5-1.5bar，冷却过程需要30-40min，温度低于40-60℃出炉，一次冷处理和一次热处理是一个循环，共进行3个循环。所述步骤五中低温稳定处理的温度是120-220℃，低温稳定处理是8Cr4Mo4V钢在低温稳定处理炉内进行的，保温时间是7-9h。所述低温稳定处理炉的炉体的下部设有炉体支腿，炉体的下方设有电机，电机的电机轴穿过炉体的底部并且电机轴的上部螺纹套筒，螺纹套筒连接有置物盘支架，电机轴穿过炉体处设有轴承，置物盘支架连接有置物盘，炉体的一侧设有风机和出气孔，炉体内还设有加热板，炉体内远离风机的一侧设有弧形板。所述置物盘跟随电机旋转的转速为2-10r/min。所述置物盘为交叉排布多通气孔结构。优点及效果：本专利技术专利是在尺寸稳定热处理基础上，对轴承零件再进行热处理，从而最大限度的控制轴承尺寸变化，提高轴承尺寸精度。附图说明图1为经过低温稳定热处理工艺后，轴承在120℃工作温度尺寸变化特征；图2为经过低温稳定热处理工艺后，轴承在150℃工作温度尺寸变化特征；图3为经过低温稳定热处理工艺后，轴承在220℃工作温度尺寸变化特征；图4为低温稳定处理炉的整体结构示意图；图5为置物盘、置物盘支架和螺纹套筒的俯视结构示意图。附图标记说明：1.出气孔、2.加热板、3.弧形板、4.置物盘、5.置物盘支架、6.螺纹套筒、7.电机支架、8.轴承、9.电机轴、10.炉体支腿、11.螺母、12.电机、13.炉体、14.8Cr4Mo4V钢、15.风机。具体实施方式：下面结合附图对本专利技术进行详细说明：一种控制高温轴承钢尺寸变化的热处理方法，包括以下步骤：步骤一，将8Cr4Mo4V钢进行锻造、球化退火及机加工处理；锻造处理：8Cr4Mo4V钢的锻造采用的方法为锻造制坯，锻坯用原材料的高径比小于2，锻造制坯的加工温度为950-1150℃之间，锻制坯料后，回炉保温5-8min，然后采用碾扩成型完成最终环形坯料的制备，碾扩成型要求，单面碾扩时间5-8秒，碾扩比为1.0-1.6，锻造期间模具预热温度≥300℃；经碾扩后，尺寸满足要求的合格环坯，放入灰槽中进行灰冷，控制冷速防止出现裂纹；灰冷温度达到400-500℃之间时，进行球化退火操作。球化退火操作：环坯锻后放入灰冷后，灰冷温度达到400-500℃之间时，进行球化退火操作。要求锻后至球化退火之间的时间小于等于16h。退火前将锻坯装箱，并将箱子摆放至退火炉内的有效温区内，预热温度为700-750℃，预热时间为3h，然后加热至830-860℃，保温时间为6-7h，然后随炉冷却至720-750℃，保温时间为11-12h，然后以20℃/h的速度冷却至680℃，然后随炉冷却至500-550℃出炉空冷，冷却之后，可进行下一步机加工操作。机加工处理：采用数控或者普通车床加工，粗加工中要求最后阶段尺寸切深小于2mm时，分两次以上走刀完成，精加工时，最终余量小于1mm时，每次切深小于0.5mm，分3次走刀完成。步骤二，将机加工处理后的8Cr4Mo4V钢进行淬火和回火；淬火是在真空条件下进行的，真空淬火温度是1060-1110℃。机加工处理后的8Cr4Mo4V钢放入淬火炉内，先将淬火炉内抽真空后再升温，待真空度达到5×10-1-5×10-2Pa开始升温，升温是由室温先以6-9℃/min的升温速率升温至1045-1058℃，接下来10-20min的时间再升温25-52℃，温度达到1本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种控制高温轴承钢尺寸变化的热处理方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤一，将8Cr4Mo4V钢进行锻造、球化退火及机加工处理；/n步骤二，将机加工处理后的8Cr4Mo4V钢进行淬火和回火；/n步骤三，对淬火和回火后的8Cr4Mo4V钢进行一次冷热循环稳定处理和粗磨；/n步骤四，对粗磨后的8Cr4Mo4V钢进行第二次冷热循环稳定处理；/n步骤五，对两次冷热循环稳定处理后的8Cr4Mo4V钢进行第3次冷热循环稳定处理和低温稳定处理，然后对轴承滚道进行精磨和研磨后成品。/n
【技术特征摘要】
1.一种控制高温轴承钢尺寸变化的热处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，将8Cr4Mo4V钢进行锻造、球化退火及机加工处理；
步骤二，将机加工处理后的8Cr4Mo4V钢进行淬火和回火；
步骤三，对淬火和回火后的8Cr4Mo4V钢进行一次冷热循环稳定处理和粗磨；
步骤四，对粗磨后的8Cr4Mo4V钢进行第二次冷热循环稳定处理；
步骤五，对两次冷热循环稳定处理后的8Cr4Mo4V钢进行第3次冷热循环稳定处理和低温稳定处理，然后对轴承滚道进行精磨和研磨后成品。
2.根据权利要求1所述的控制高温轴承钢尺寸变化的热处理方法，其特征在于：所述步骤二中，淬火是在真空条件下进行的，真空淬火温度是1060-1110℃。
3.根据权利要求2所述的控制高温轴承钢尺寸变化的热处理方法，其特征在于：所述机加工处理后的8Cr4Mo4V钢放入淬火炉内，先将淬火炉内抽真空后再升温，待真空度达到5×10-1-5×10-2Pa开始升温，升温是由室温先以6-9℃/min的升温速率升温至1045-1058℃，接下来10-20min的时间再升温25-52℃，温度达到1060-1110℃时保温0.5-2h，之后采用高纯氮气冷却，氮气的冷却能力满足在小于等于10min的时间内将8Cr4Mo4V钢冷却至小于等于200℃，然后在30-60min时间内，冷却至小于等于40℃，然后进行三次回火，回火升温是由室温以7-9℃/min的升温速率升温至520-560℃，保温时间是2-3h，冷却气压1.5-2bar。
4.根据权利要求1所述的控制高温轴承钢尺寸变化的热处理方法，其特征在于：所述步骤三和步骤四中，冷处理的降温速率为2-4℃/min，冷处理是在可控式恒温恒湿试验箱内进行，可控式恒温恒湿试验箱内温度为-65～-9...
【专利技术属性】
技术研发人员：于兴福，魏英华，孙金池，刘洪秀，高悦，杨树新，杨文武，安敏，刘永宝，夏云志，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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