高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法技术

本发明专利技术公开了一种高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法，其包括如下步骤：S1、通过冷轧成形工艺对残余奥氏体组织进行预调控；S2、通过分级淬火工艺对残余奥氏体组织进行多次分割；S3、通过冷处理工艺对残余奥氏体组织的残奥含量进行控制；S4、通过低温回火工艺增加残余奥氏体组织的残奥碳含量，提高残余奥氏体组织的残奥稳定性。本发明专利技术还提供一种采用上述方法获得的轴承。本发明专利技术能获得含量适合、尺寸细小、稳定性高的残余奥氏体组织，能满足轴承不同服役工况下抗疲劳性能和尺寸稳定性需求。寸稳定性需求。

【技术实现步骤摘要】
高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法


[0001]本专利技术属于轴承制造
，具体涉及一种高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法。

技术介绍

[0002]轴承是机械装备承载负荷和传递运动的核心部件，其抗疲劳性能和尺寸稳定性直接影响主机的工作寿命和运转精度。轴承基本结构由套圈、滚动体和保持架组成，其中，套圈是决定轴承整体服役性能的最关键组件，如何获得高疲劳耐性和尺寸稳定性的轴承套圈是保障高端装备可靠服役所面临的关键问题。
[0003]亚稳相残余奥氏体(简称残奥)是轴承套圈材料在淬回火热处理后的必然产物，对轴承的抗疲劳性能和尺寸稳定性有重要影响。一方面，残奥相由于韧性较佳，在服役过程中能够起到抑制疲劳裂纹萌生和扩展的作用，保留一定含量的残奥对轴承抗疲劳性能起着积极作用；另一方面，残奥相是一种亚稳定相，在一定应力和温度条件下会发生分解转变，引起轴承体积膨胀，降低轴承精度，因此，残奥的存在不利于轴承尺寸的稳定性。
[0004]综上可知，残奥的含量和稳定性是影响轴承抗疲劳性能和尺寸稳定性的关键。因残奥稳定性又与残奥相尺寸、碳含量、形态等紧密相关，因此，通过成形制造来调控残奥组织状态是解决当前轴承服役寿命问题的必要途径。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法，该方法能获得含量适合、尺寸细小、稳定性高的残余奥氏体组织，能满足轴承不同服役工况下抗疲劳性能和尺寸稳定性需求；该轴承具有抗疲劳性能和尺寸稳定性的优点。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法，其包括如下步骤：
[0008]S1、通过冷轧成形工艺对残余奥氏体组织进行预调控，增加淬回火后残余奥氏体组织的残奥含量和碳含量，细化晶内残奥组织；
[0009]S2、通过分级淬火工艺对残余奥氏体组织进行多次分割，获得更细小弥散分布的残奥组织，促使低碳的奥氏体优先转变，未转变的残奥碳含量更高；
[0010]S3、通过冷处理工艺对残余奥氏体组织的残奥含量进行控制；
[0011]S4、通过低温回火工艺增加残余奥氏体组织的残奥碳含量，提高残余奥氏体组织的残奥稳定性。
[0012]更进一步的方案是，S1中通过冷轧成形工艺对残余奥氏体组织进行预调控的步骤为：
[0013]采用冷轧环成形工艺，利用冷轧形变对奥氏体化阶段碳化物溶解的影响，调控淬火后的残奥碳含量；
[0014]其中，冷轧环成形过程中的轧制变形速度为0.2～1mm/s，轧制变形量为ε，
[0015][0016]式中：C0为标准碳含量1％；C
S
为轴承钢实测含碳量；R和r分别为轴承套圈的内径和外径。冷轧成形能够促进奥氏体化阶段的碳化物溶解行为，从而增加淬回火后残奥含量和碳含量。同时，冷轧成形显著的细化晶粒效果能够进一步细化晶内残奥组织。
[0017]更进一步的方案是，S2中通过分级淬火工艺对残余奥氏体组织进行多次分割的步骤为：
[0018]1)奥氏体化
[0019]采用分段加热的方式使轴承材料奥氏体化：首先以较慢的速度V1对轴承材料进行加热，短暂保温后，以较快的速度V2继续对轴承材料进行加热；
[0020]2)一级淬火
[0021]将加热后的轴承材料放入盐浴中进行一级组织分割淬火；
[0022]3)二级淬火
[0023]将轴承材料放入另一盐浴炉中进行二级组织分割淬火；
[0024]4)三级淬火
[0025]将两次盐浴后的轴承材料放入油中淬火，最后取出轴承材料冷却至室温。
[0026]通过合适的分级淬火能够实现原奥氏体晶粒内组织的多次分割，从而获得更细小弥散分布的残奥组织。同时，多次组织分割能够促使低碳的奥氏体优先转变，未转变的残奥碳含量更高，具有更高的稳定性。
[0027]更进一步的方案是，步骤1)中，以较慢的速度V1对轴承进行加热，加热至AC1
‑
(30～50℃)；以较快的速度V2继续对轴承进行加热，加热至T
A
，T
A
通过AC1+(50～90℃)计算获得；其中，AC1为轴承材料加热初始奥氏体化温度，V1为2～5℃/min,V2为20℃/min～50℃/min，T
A
为奥氏体化温度。
[0028]更进一步的方案是，步骤2)中，一级淬火的盐浴温度为M
S
‑
(10～50℃)C0/C
S
，保温时间为2～10min，其中M
S
为轴承材料冷却过程马氏体相变起始温度，C0为参考碳含量0.8％，C
S
为轴承钢实测含碳量。
[0029]更进一步的方案是，步骤2)中，二级淬火的盐浴温度为B
S
‑
(30～80℃)C0/C
S
，保温时间为5～30min，其中B
S
为轴承材料冷却过程贝氏体相变鼻尖温度，C0为参考碳含量0.8％，C
S
为轴承钢实测含碳量。
[0030]更进一步的方案是，步骤2)中，三级淬火中，油温为60～80℃，保温时间5～20min后取出轴承材料冷却至室温。
[0031]更进一步的方案是，S3中冷处理的温度T
C
可通过计算获得，其中，T0为冷处理参考温度，T
A
为奥氏体化温度，C
RA
为目标残奥含量，C
RA0
为参考残奥含量，数值为15％；冷处理时间随冷处理温度变化，通过计算获得，其中t
C0
为参考冷处理时间，待冷处理完成后取出轴承材料即完成残奥含量控制冷处理过程。通过冷处理能够使残余奥氏体组织的温度降至Mf(Mf是残余奥氏体向马氏体相变的终止温度)点以下，残余
奥氏体组织在低于Mf时会发生明显转变，进而可以针对残奥含量要求选择合适的冷处理参数(冷处理温度根据目标残奥含量C
RA
、奥氏体化温度T
A
来确定。根据公式来看，当目标残奥含量C
RA
越低，冷处理温度越低。同样，冷处理时间也与冷处理温度进行匹配)。
[0032]更进一步的方案是，S4中，低温回火的温度T
t
为其中T1为回火参考温度，C
RA0
为参考残奥含量，C
RA
为目标残奥含量；回火时间也随回火温度变化，为其中t0为回火参考时间。低温回火过程中，残奥将发生部分转变，更重要的是马氏体中的碳将部分向残奥转移，从而增加残奥碳含量，起到使残奥稳定化的作用。
[0033]本专利技术还提供一种轴承，该轴承采用上述高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法制得。
[0034]本专利技术面向轴承抗疲劳性能和尺寸稳定性关键性能，以残余奥氏体为组织调控目标，通过组织预调控冷轧成形、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、通过冷轧成形工艺对残余奥氏体组织进行预调控，增加淬回火后残余奥氏体组织的残奥含量和碳含量，细化晶内残奥组织；S2、通过分级淬火工艺对残余奥氏体组织进行多次分割，获得更细小弥散分布的残奥组织，促使低碳的奥氏体优先转变，未转变的残奥碳含量更高；S3、通过冷处理工艺对残余奥氏体组织的残奥含量进行控制；S4、通过低温回火工艺增加残余奥氏体组织的残奥碳含量，提高残余奥氏体组织的残奥稳定性。2.根据权利要求1所述的高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法，其特征在于：S1中通过冷轧成形工艺对残余奥氏体组织进行预调控的步骤为：采用冷轧环成形工艺，利用冷轧形变对奥氏体化阶段碳化物溶解的影响，调控淬火后的残奥碳含量；其中，冷轧环成形过程中的轧制变形速度为0.2～1mm/s，轧制变形量为ε，式中：C0为标准碳含量0.8％；C
S
为轴承钢实测含碳量；R和r分别为轴承套圈的内径和外径。3.根据权利要求1所述的高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法，其特征在于：S2中通过分级淬火工艺对残余奥氏体组织进行多次分割的步骤为：1)奥氏体化采用分段加热的方式使轴承材料奥氏体化：首先以较慢的速度V1对轴承材料进行加热，短暂保温后，以较快的速度V2继续对轴承材料进行加热；2)一级淬火将加热后的轴承材料放入盐浴中进行一级组织分割淬火；3)二级淬火将轴承材料放入另一盐浴炉中进行二级组织分割淬火；4)三级淬火将两次盐浴后的轴承材料放入油中淬火。4.根据权利要求3所述的高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法，其特征在于：步骤1)中，以较慢的速度V1对轴承进行加热，加热至AC1
‑
(30～50℃)；以较快的速度V2继续对轴承进行加热，加热至奥氏体化温度T
A
，T
A
通过AC1+(50～90℃)计算获得；其中，AC1为轴承材料加热初始奥氏体化温度，V1为2～5℃/min，V2为20℃/min～50℃/min。5.根据权利要求3所述的高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱东升，彭乾航，兰箭，王丰，路晓辉，杜宇辰，成晓雷，崔瀛，王聪，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：