高氮不锈钢球的生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高氮不锈钢球的热处理及应用该热处理工艺的生产工艺，包括以下步骤：冷镦——光球——热处理——硬磨(硬研)——初研1——初研2——精研1——精研2——自动外观——油封包装，采用的高氮马氏体不锈轴承钢的含碳量0.30％左右，含氮量0.40％左右，用于其加入量一定量的氮，降低了碳的含量，因此避免了大块共晶碳化物的产生，同时,氮还起到了固溶强化的作用，使该钢的硬度达到了HRC60。此外，SV30高氮钢还具有相当优良的耐腐蚀性和较高的韧性。良的耐腐蚀性和较高的韧性。良的耐腐蚀性和较高的韧性。

【技术实现步骤摘要】
高氮不锈钢球的生产工艺


[0001]本专利技术涉及军事工业上用于潜艇、仪器、空间站、卫星等要求对耐腐蚀性强的场合的轴承，具体的涉及轴承用高氮不锈钢球。

技术介绍

[0002]轴承广泛应用于矿山机械、精密机床、冶金设备、重型装备与高档轿车等重大装备领域和风力发电、高铁动车及航空航天等新兴产业领域。中国生产的轴承主要为中低端轴承和小中型轴承，表现为低端过剩和高端缺乏。与国外相比，在高端轴承和大型轴承方面存在较大差距。作为航空发动机的关键基础零部件，国外正在研发推力比为15
‑
20的第2代航空发动机轴承，准备在2020年前后装配到第5代战机中。近10年来，美国研发了第2代航空发动机用轴承钢，其代表性钢种为耐500℃的高强耐蚀轴承钢CSS
‑
42L和耐 350℃高氮不锈轴承钢X30(Cronidur30)。中国则在进行第2代航空发动机用轴承的研发。
[0003]为了生产研发中的第2代航空发动机轴承的配套钢球，鉴于国产的材料暂时还满足不了第2代航空发动机轴承的要求，我们采用了德国进口的SV30 (牌号Cronidur30)的高氮马氏体不锈轴承钢(相当于美国牌号高氮不锈轴承钢X30)，用于研发急需的配套钢球，以满足国防建设的需要。另外，由于目前航母的服役，舰载机上舰，对海水腐蚀的性能上提出了更高的要求，很多原来采用军用甲组钢或普通不锈钢的轴承，目前也改用高氮钢制造，上海天安轴承有限公司、中浙高铁、上海轴承技术研究所、瓦房店轴承有限公司等企业都在开发此类轴承，目前全部由申请人所提供。r/>
技术实现思路

[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种高氮不锈钢球的生产工艺，该工艺包括以下步骤：
[0006](1)冷镦：采用钢球冷镦机，在转速60
‑
250rpm下，当坯料直径D1为成品直径D+0.50mm
±
0.05mm时，冷镦结束；
[0007](2)光球：采用光球机，在转速110rpm下，当坯料直径D1为成品直径 D+0.4mmm
±
0.02mm时，光球结束；
[0008](3)热处理：将光球后的坯料送入热处理设备内，在保护气氛下进行热处理，该过程包括以下步骤：
[0009]b.加热温度至900℃，保温30min；
[0010]c.加热温度至1030℃，保温30min；
[0011]d.油冷处理，冷却温度至常温；
[0012]e.深冷处理，将油冷处理后的坯料放入冷却容器内，冷却温度至
ꢀ‑
80℃，并保温120imn；
[0013]f.第一阶段回火处理：回火至150℃，并保温120min；
[0014]g.第二阶段回火处理：将第一阶段回火处理完成的坯料自然冷却到常温，再回火
至150℃，并保温120min；
[0015](4)硬磨或硬研：将热处理之后的坯料利用砂轮硬磨机在转速 100
‑
110rpm，压力为7
‑
10atm下进行进行硬磨或者利用钢球研磨机在转速70
‑
80rpm，压力2.5
‑
3.5atm下进行硬研处理，当坯料直径D1为成品直径D+0.05mm(
±
0.002)时，结束硬磨或研磨；
[0016](5)初研1：采用三氧化二铬(工业级)+W5金刚石微粉，机床转速 35
‑
50rpm，压力2
‑
3atm下，进行首次初研，当坯料直径D1为成品直径 D+0.025mm时，首次初研结束；
[0017](6)初研2：采用三氧化二铬(工业级)+W3.5金刚石微粉，机床转速 35
‑
50rpm，压力2
‑
3atm在，进行再次初研，当坯料直径D1为成品直径 D+0.015mm时，再次初研结束；
[0018](7)精研1：利用钢球研磨机，在转速15
‑
25rpm，压力2atm下进行首次精研，当坯料直径D1为成品直径D+0.003mm时，首次精研结束；
[0019](8)精研2：利用钢球研磨机，在转速10
‑
15rpm，压力2atm下进行再次精研，当坯料直径D1为成品直径时，再次精研结束，获得成品。
[0020]较佳的，步骤(3)所述的热处理过程中，还包括一位于步骤b前的步骤 a：将光球后的坯料加热温度至700℃，保温30min。
[0021]较佳的，步骤(3)所述的热处理热备是内置保护气氛的马弗炉或者真空炉。
[0022]较佳的，初研1与初研2过程中单位时间的研磨量≥0.001mm/小时。
[0023]较佳的，精研1与精研2过程中单位时间研磨量在0.0001
‑
0.0002mm/小时。
[0024]本专利技术的有益效果在于：本专利技术所述的高氮不锈钢球的生产工艺获得的成品钢球基本上都在G5
‑
G10标准之间，而且数据稳定，完全满足钢球国家标准的G10要求，部分达到G5标准，完全满足了军工用户的要求。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为热处理工艺图；
[0027]图2为钢球受力分析图。
具体实施方式
[0028]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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
[0029]下面将结合说明书附图对本专利技术做进一步描述。
[0030]通过对材料(SV30
‑‑
高氮马氏体不锈轴承钢)热处理参数进行试验，试验中我采用了DIL805A相变仪测定X30高氮轴承钢1030℃
×
10min奥氏体化后的过冷奥氏体连续冷却转变及其第二相高温析出后的冷却转变热膨胀曲线，在光学显微镜和扫描电子显微镜下观察显微组织，测定其硬度和残余奥氏体含量。结果表明：随着过冷奥氏体冷速的增大，X30钢的
硬度先增大后降低再增大，冷速在30℃/S左右时，奥氏体出现明显的稳定化，淬火后残余奥氏体的增加降低了硬度，过冷奥氏体在800
‑
1000℃时等温试验，在900℃等温时碳化物、氮化物析出最多，过冷奥氏体稳定性显著下降，获得了大于HRC60 的硬度。根据试验的结果，我们制定的热处理工艺如下：
[0031]温度700℃等温30min——900℃等温30min——1030℃保温30min——本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高氮不锈钢球的生产工艺，其特征在于：该工艺包括以下步骤：(1)冷镦：采用钢球冷镦机，在转速60
‑
250rpm下，当坯料直径D1为成品直径D+0.50mm
±
0.05mm时，冷镦结束；(2)光球：采用光球机，在转速110rpm下，当坯料直径D1为成品直径D+0.4mmm
±
0.02mm时，光球结束；(3)热处理：将光球后的坯料送入热处理设备内，在保护气氛下进行热处理，该过程包括以下步骤：b.加热温度至900℃，保温30min；c.加热温度至1030℃，保温30min；d.油冷处理，冷却温度至常温；e.深冷处理，将油冷处理后的坯料放入冷却容器内，冷却温度至
‑
80℃，并保温120imn；f.第一阶段回火处理：回火至150℃，并保温120min；g.第二阶段回火处理：将第一阶段回火处理完成的坯料自然冷却到常温，再回火至150℃，并保温120min；(4)硬磨或硬研：将热处理之后的坯料利用砂轮硬磨机在转速100
‑
110rpm，压力为7
‑
10atm下进行进行硬磨或者利用钢球研磨机在转速70
‑
80rpm，压力2.5
‑
3.5atm下进行硬研处理，当坯料直径D1为成品直径D+0.05mm(
±
0.002)时，结束硬磨或研磨；(5)初研1：采用三氧化二铬(工业级)+W5金刚石微粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：林钟杰，张红路，
申请(专利权)人：温州市中特钢球有限公司，
类型：发明
国别省市：