一种降低高碳铬钢轴承套圈热处理变形的方法技术

本发明专利技术公开了一种降低高碳铬钢轴承套圈热处理变形的方法，该方法主要包括：坯料锻造成型

【技术实现步骤摘要】
一种降低高碳铬钢轴承套圈热处理变形的方法


[0001]本专利技术涉及热加工工艺领域，具体的说是一种降低高碳铬钢轴承套圈热处理变形的方法。

技术介绍

[0002]对于高碳铬轴承钢套圈，为了保证其韧性、同时表面的高硬度，常进行马氏体淬回火热处理。高碳铬轴承钢马氏体淬火时，将其加热到奥氏体化温度以上的状态下，进行淬火冷却，以获得合格的马氏体组织和硬度。由于高碳铬轴承钢套圈热处理中受到组织应力和冷却应力的综合影响，会产生很大的热处理变形。
[0003]套圈热处理变形是指套圈零件经热处理后尺寸发生了变化，比如直径变动量、翘曲、锥度变形等，其变形量超过了相关标准或图样公差要求必须修正，否则套圈在磨加工中会加工余量小或产生报废。轴承零件热处理变形是比较普遍的现象。轴承加工制造中热处理套圈变形成本占了整个制造成本的很大部分，热处理零件变形校直工序和特殊工装的成本往往达到热处理总成本的20％～25％。因此控制轴承套圈热处理变形意义重大。
[0004]最容易造成变形的是马氏体组织处理中的淬火过程。现有的控制工件热处理变形的方法有三个途径，第一是减小工件冷却速度，从而减小变形；第二是用机械方法限制工件变形；第三是在变形后利用专用装置矫正工件的变形。
[0005]减小工件冷却速度是常用的方法，现有的方法主要是改变冷却介质类型，例如采用矿物油通过显著降低工件冷却速度，从而减小变形，但会带来轴承热处理金相组织不符合标准要求。气体介质淬火可以显著减小金属工件的热处理变形，但通常气体介质的冷却速度低，不能满足工件的最低冷速要求，需要采取专门技术措施提高气体介质的冷却速度，例如公开号为CN87105737的专利技术专利，其在流化床中快速淬火的方法是用一定流量的高传导性气体使由具一定的颗粒类型和尺寸的颗粒组成的床流态化介质冷却工件。现有的气体介质淬火需要与流态床热处理技术结合，技术和所需设备复杂，价格昂贵，并且只适合不适合轴承零件生产制造。在工件淬火过程中采用专门设计的卡具卡紧工件，用机械方法限制工件变形是常用的方法。这种方法的每一种卡具只适合一种特定的工件，每个尺寸工件都需要专门卡具。例如公开号为ZL97207291.8的中国技术专利公开的夹具只适合某种细长工件。这种方法的缺点是模具成本高。在工件热处理变形后利用专用装置矫正工件的变形也是常用的方法。申请号为CN201721188633.5的技术专利中，公开了一种超薄圆锥轴承模压淬回火夹具，变形利用专用夹具使轴承套圈变形矫正合格，矫形费用高，或多次矫形而耗时多，并且有些情况下难以矫形。
[0006]热处理变形控制是个轴承企业面临的重大研究课题，行业渴望获得一种技术效果更好的轴承套圈零件热处理变形控制方法。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种降低高碳铬钢轴承套圈热处理变形
的方法，该方法能够实现并控制轴承套圈在热处理后的微变形量，满足了高质量精密轴承的制造要求。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用的具体方案为：一种降低高碳铬钢轴承套圈热处理变形的方法，主要包括如下步骤：S1、坯料锻造成型将坯料加热至1020～1050℃并保温8min～15min，然后在压力机或者热辗环机上多道次轧制成轴承套圈锻件；其中，锻造开始温度不低于1020℃，终锻温度控制在770～810℃；S2、锻后冷却与保温轴承套圈锻件在锻造结束后立即放入浓度为18～25％的聚合物水溶液中，以15～25℃/s的降温速率使轴承套圈锻件表面温度降至280～320℃，然后将轴承套圈锻件从聚合物水溶液中取出，再将轴承套圈锻件加热至720℃～750℃并保温4～6h，之后空冷至室温；S3、球化退火将步骤S2冷却后的轴承套圈锻件先加热至760℃～780℃并保温4～6h，然后再以10～15℃/h的降温速率冷却至250～300℃，之后将轴承套圈锻件从炉内取出，空冷至室温；S4、对步骤S3空冷后的轴承套圈锻件进行机加工，得到轴承套圈；S5、淬火及回火对步骤S4得到的轴承套圈进行预热，预热温度为760℃～790℃；将预热后的轴承套圈加热至815℃～825℃进行淬火并保温5～10min，淬火时将碳势控制CP在0.7～1.0％范围内；将轴承套圈淬火冷却至5～10℃，之后置于60～80℃的热水中进行清洗，清洗后取出，然后将轴承套圈加热至190℃～200℃进行回火并保温3～4h，回火后轴承套圈冷至室温，然后进行磨削加工即得到成品。
[0009]进一步地，步骤S1中，坯料在中频感应加热炉中的加热时间为12min。
[0010]进一步地，步骤S2中，将轴承套圈锻件放入聚合物水溶液中，以15～25℃/s的降温速率使轴承套圈锻件的表面温度降至300℃，然后将轴承套圈锻件从聚合物水溶液中取出，再将轴承套圈锻件放入730℃加热炉中保温5h，之后空冷至室温。
[0011]进一步地，步骤S3中，轴承套圈锻件置于球化退火加热炉内保温，控制球化退火加热炉内的温度为770℃，保温时间5h，然后在球化退火加热炉内以15℃/h的降温速率冷却至250℃。
[0012]进一步地，步骤S5中，轴承套圈进行淬火冷却的具体方法为：将轴承套圈先淬入100℃～115℃的中油7～10min进行一次淬火冷却，然后淬入5～10℃的冷却水中5～7min进行二次淬火冷却。
[0013]本专利技术的步骤S1中，控制锻造温度，而公知的轴承钢的常规热加工工艺中，锻造温度通常选择1080℃～1180℃，这样使得坯料在锻造过程中容易成型，但锻造温度高会引发后续形变过程中的温度升高，且轴承零件内部温升不均匀，造成锻件冷却后晶粒组织大小不均，本专利技术中降低了锻造温度，缩短始锻温度和终锻温度温差，增强了锻造过程对碳化物分散和打碎的作用，使步骤S1中锻造成型的轴承套圈锻件内部的碳化物、晶粒更为细小并均匀的分布。本专利技术的步骤S1中，终锻温度控制在770～810℃，而轴承钢的常规热加工工艺中，
终锻温度为850℃以上，而过高的终锻温度，会使轴承套圈锻件在空冷过程中，会有部分融解生成的碳化物颗粒再次聚集成网状的碳化物组织析出，本专利技术中降低了终锻温度，利用锻造最后一道工序轴承套圈辗环的工艺特点，通过辗扩能够避免碳化物颗粒因坯料缓慢冷却而再次聚集成网状的碳化物组织析出，同时细化晶粒。使步骤S1中锻造成型的轴承套圈锻件内部的碳化物、晶粒组织进一步细小并均匀的分布。
[0014]本专利技术的步骤S2中，将轴承套圈锻件在锻造结束后立即放入浓度为18～25％的聚合物水溶液中，以15～25℃/s的降温速率冷却至轴承套圈锻件表面温度为280～320℃，然后将轴承套圈锻件从聚合物水溶液中取出，再将轴承套圈锻件放入720℃～750℃加热炉中保温4～6h后，在此过程中，锻造加热后的轴承套圈锻件中的奥氏体会转化为珠光体，并且按15～25℃/s的降温速率控制冷却，所以奥氏体组织会转化为细小的珠光体颗粒；同时因为轴承套圈锻件的表面和心部组织的冷却速率不一致，所以轴承套圈锻件的内部和表面会具有一定的温差，并使珠光体颗粒在零件内的分布不均，因此通过控制冷却速率，消本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低高碳铬钢轴承套圈热处理变形的方法，其特征在于，主要包括如下步骤：S1、坯料锻造成型将坯料加热至1020～1050℃并保温8min～15min，然后在压力机或者热辗环机上多道次轧制成轴承套圈锻件；其中，锻造开始温度不低于1020℃，终锻温度控制在770～810℃；S2、锻后冷却与保温轴承套圈锻件在锻造结束后立即放入浓度为18～25%的聚合物水溶液中冷却，以15～25℃/s的降温速率使轴承套圈锻件表面温度降至280～320℃，然后将轴承套圈锻件从聚合物水溶液中取出，再将轴承套圈锻件加热至720℃～750℃并保温4～6h，之后空冷至室温；S3、球化退火将步骤S2冷却后的轴承套圈锻件先加热至760℃～780℃并保温4～6h，然后再以10～15℃/h的降温速率冷却至250～300℃，之后将轴承套圈锻件从炉内取出，空冷至室温；S4、对步骤S3空冷后的轴承套圈锻件进行机加工，得到轴承套圈；S5、淬火及回火对步骤S4得到的轴承套圈进行预热，预热温度为760℃～790℃；将预热后的轴承套圈加热至815℃～825℃进行淬火并保温5～10min，淬火时将碳势控制CP在0.7～1.0%范围内；将轴承套圈淬火冷却至5～10℃，之后置于60～80℃的热水中进行清洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：扈林庄，王姗姗，王浩，刘传铭，程彬，张朕，王煜哲，马爽，
申请(专利权)人：洛阳轴承研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：