[發明專利]一種軸承套圈鍛造方法

有效

• 申請號: 201210248909.X
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN102756070A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 馬興法;時大方;陳康胤;趙玲權;楊軍
• 申請（專利權）人: 浙江天馬軸承股份有限公司
• 主分類號: B21K1/04
• 分類號: B21K1/04
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所 33209
• 代理人: 馮新偉

技術領域

本發明涉及一種軸承套圈鍛造方法，主要用于高碳鉻軸承套圈的鍛造工藝。

背景技術

軸承的主要零件有內外套圈、滾動體和保持架組成，內外套圈的質量在很大程度上決定著使用壽命。現在國內使用的大部分軸承的內外套圈，都用高碳鉻軸承鋼材料經鍛造等加工而成，其使用壽命與國外同類產品相比差距甚大。根據國內外同行的生產經驗和研究結果表明：影響軸承鋼質量的主要因素有夾雜物、碳化物和球化組織等，這些因素最終都會影響軸承的疲勞壽命。而軸承鋼夾雜物含量及特征主要取決于鋼材的冶煉工藝，在軸承制造的鍛造及后序工藝過程中很難加以改變。因此，本發明著重研究碳化物和球化組織等對軸承疲勞壽命的影響。很多研究資料表明：碳化物液析、碳化物帶狀、碳化物網狀對軸承疲勞壽命的影響很大。

碳化物液析：鋼液在結晶過程中，由于冷卻速度過慢，造成碳成分的嚴重偏析。在枝晶間形成粗大的一次碳化物，這種一次碳化物很難消除。在鋼材中沿軋制方向呈條狀或塊狀分布其危害性與非金屬夾雜物一樣，因此，在鋼材的技術標準中有嚴格的限制。

碳化物帶狀：其形成原因與碳化物液析一樣。在鍛造、軋制過程中被破碎的粗大一次碳化物呈小塊而集聚，并沿軋制方向形成條帶狀分布。碳化物帶狀嚴重會影響零件的熱處理質量，造成零件硬度不均勻，組織不均勻。以致造成零件熱處理質量不合格。碳化物帶狀和碳化物液析嚴重時，會使軸承零件早期疲勞損壞。有資料介紹當碳化物帶狀達到3～4級時軸承的接觸疲勞壽命降低30%左右。

碳化物網狀：鋼材在鍛造、軋制冷卻過程中，奧氏體對碳的溶解度隨溫度下降而下降。如在800~900℃之間冷卻速度過慢，則碳從奧氏體中析出并擴散至晶界，在晶界間形成二次碳化物，呈網絡狀存在，故稱碳化物網狀。碳化物是硬而脆的相，細小、均勻、球狀的碳化物有彌散強化作用，提高鋼的性能。但碳化物網狀分布使晶粒之間的連續性遭到破壞，嚴重地降低了鋼的沖擊韌性。因此，使軸承零件壽命降低。

現有技術對軸承零件鍛造加工的首要目的描述是將棒料或料段通過鍛壓加工獲得零件毛坯。同時消除內在缺陷，改善組織，以提高軸承的使用壽命。而在《實用軸承技術手冊》的鍛造工藝技術條件中對鍛件的內部缺陷要求只提到：脫碳、過熱、過燒和網狀碳化物，沒有提及碳化物顆粒大小及分布的問題。《滾動軸承材料及熱處理標準應用手冊》中，高碳鉻軸承鋼滾動軸承熱處理技術條件（JB／T?1255-2001）也沒有對碳化物顆粒大小及分布作出要求。而隨著鋼材冶煉質量的提高，鋼中夾雜物的數量及尺寸大大減少，對軸承接觸疲勞失效的影響從主要矛盾變為次要矛盾，而碳化物尺寸卻成了延長軸承使用壽命的限制性環節。軸承制造行業雖然對軸承主要組件的碳化物和球化組織提出了要求，但現有要求不嚴，按現在通用的套圈鍛造工藝制作的軸承能滿足高碳鉻軸承鋼滾動軸承零件熱處理技術條件（JB／T?1255-2001）的要求，但碳化物顆粒（沒有作出量化要求）相對比較粗大，分布（沒有作出量化要求）不均勻，這嚴重阻礙了軸承使用壽命的提高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中所存在的上述不足，而提供一種軸承套圈鍛造方法，有效地抑制了液析碳化物、帶狀碳化物、網狀碳化物對軸承疲勞損壞的危害，提高軸承套圈的使用壽命。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種軸承套圈鍛造方法，其特征是包括以下步驟：加熱，升溫，保溫，鍛造，快速冷卻，自然冷卻，所述加熱步驟將軸承套圈坯料從常溫狀態加熱至900℃，所述升溫步驟將軸承套圈坯料從900℃升溫至1150℃，所述保溫步驟將軸承套圈坯料在1150℃下保溫0.5～1小時，所述鍛造步驟鍛造后的軸承套圈溫度在930℃～980℃，所述快速冷卻步驟將鍛造后的軸承套圈浸入冷卻介質中冷卻至700℃。

本發明所述的保溫時間是45分鐘。

本發明所述快速冷卻步驟中的冷卻介質為水，快速冷卻時間在7～18秒之間。

本發明所述加熱時間為4～7秒，所述升溫時間2～3分鐘，所述鍛造時間為4～7秒。

本發明所述自然冷卻步驟為快速冷卻后的軸承套圈在空氣中緩慢冷卻。

本發明所述的軸承套圈材料采用GCr16高碳鉻軸承鋼。

本發明具有以下優點和效果：能獲得碳化物球狀、細小而均勻分布的淬火組織，使碳化物顆粒尺寸最大值≤5μm，達到非晶夾雜物引發裂紋的臨界值以下，從而提高軸承的接觸疲勞壽命。

具體實施方式