[發明專利]一種基于鍛后控冷的軸承環鍛件組織快速球化方法

有效

• 申請號: 201710100585.8
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106834653B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 錢東升;華林;楊俊;陳丹
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C21D9/40
• 分類號: C21D9/40
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 唐萬榮

技術領域

本發明涉及軸承制造技術，具體涉及一種基于鍛后控冷的軸承環鍛件組織快速球化方法。

背景技術

軸承作為典型的技術密集型產業，制造工序多、流程長，尤其對于軸承內、外套圈(簡稱軸承環)，由于尺寸大、結構復雜，需要通過鍛造和熱處理使其成形改性以提高軸承性能和壽命，從而進一步增加了制造時間、能耗和成本。對于以高碳鉻軸承鋼為主要材質的軸承環，通過預備熱處理使軸承環鍛件原始片狀珠光體組織球化轉變為由鐵素體基體和球狀碳化物組成的粒狀珠光體組織，以滿足后續成形加工需求，并為最終熱處理作組織準備，是軸承環制造的必要工藝環節。目前，軸承工業生產中普遍采用的預備熱處理工藝為等溫球化，整個工藝流程通常需要十余小時，不僅時間長、能耗高，而且軸承環鍛件表面氧化程度明顯，預備熱處理后還需要附加拋丸工序清除氧化皮，拋丸處理也易產生表面裂紋等缺陷。因此，改變常規的等溫球化工藝，在保障球化組織質量的前提下縮短球化時間、降低能耗、減少氧化，對于降低軸承環制造成本具有重要的實際意義。

發明內容

針對上述現狀，本發明的目的在于提供一種基于鍛后控冷的軸承環鍛件組織快速球化方法，通過軸承環鍛件鍛后控制冷卻，匹配合理的球化工藝設計與過程規劃，可以有效實現片狀珠光體組織快速球化，減少軸承環鍛件球化時間和能源消耗，同時提高其表面質量，避免后續拋丸處理。

為實現上述目的，本發明技術方案是：一種基于鍛后控冷的軸承環鍛件組織快速球化方法,包括以下實現步驟：

(1)鍛后控冷：將熱鍛、熱輾擴成形后的軸承環鍛件進行噴水快速冷卻(根據軸承環鍛件終鍛溫度和尺寸，合理控制冷卻水溫、終冷溫度和冷卻時間)；根據不同的軸承環鍛件成形工藝，采取不同的冷卻工藝條件，以減少冷卻形成的溫度應力和避免裂紋產生；

熱鍛成形的軸承環鍛件，冷卻水溫可控制在50℃～60℃，終冷溫度可控制在500℃～600℃，水冷卻時間為5～8秒，然后自然冷卻至室溫；

熱輾擴成形的軸承環鍛件，冷卻水溫可控制在70℃～80℃，終冷溫度可控制在400℃～500℃，水冷卻時間為9～12秒，然后自然冷卻至室溫；

冷卻時間可根據軸承環鍛件終鍛溫度、軸承環鍛件壁厚、冷卻水溫下的冷卻速度和終冷溫度等條件進行計算確定，以確保軸承環鍛件充分均勻冷卻；

(2)快速球化：對冷卻后的軸承環鍛件在加熱爐中進行合理地升溫、保溫和降溫，使組織快速球化；

合理規劃球化工藝過程，并控制升溫、降溫和保溫溫度與時間，以使組織充分球化，并控制球狀碳化物的尺寸和圓度。快速球化工藝過程可以規劃為加熱、保溫、降溫、再保溫和冷卻五個階段；加熱階段，將軸承環鍛件加熱至材料Ac₁+30～50℃，其中Ac₁為材料(軸承環鍛件)加熱時的臨界點溫度；保溫階段，將加熱后的軸承環鍛件保溫10～15min；降溫階段，采用分級降溫，先將保溫后的軸承環鍛件降溫至材料Ar₁以上40℃～60℃保溫3～5min，然后再降到材料Ar₁±10℃溫度，其中Ar₁為材料(軸承環鍛件)冷卻時的臨界點溫度；再保溫階段，將降溫后的軸承環鍛件保溫60～90min；冷卻階段，采用分級冷卻，先將完成保溫后的軸承環鍛件隨爐冷卻至400～600℃，然后再出爐空冷。

本發明的有益效果是：對于本發明提出的基于鍛后控冷的軸承環鍛件組織快速球化方法，首先通過合適冷卻方式和冷卻工藝條件下的軸承環鍛件鍛后控冷，使過冷奧氏體快速均勻冷卻，避免滲碳體不均勻析出和聚集，從而獲得滲碳體片層細小均勻的珠光體組織，為后續快速球化提供了有利的初始組織狀態；然后球化過程中通過合理的工藝參數匹配設計和升溫、保溫及降溫過程規劃，使材料在合適的組織條件和溫度作用下發生“離異共析反應”，由不均勻濃度的奧氏體直接分解出滲碳體顆粒，形成粒狀離異珠光體組織，實現快速球化，從而取代傳統的由正常共析反應生成的片狀珠光體長時間等溫球化的過程，顯著減少了軸承環鍛件球化時間和能源消耗，避免了軸承環鍛件表面氧化，提高其表面質量，避免后續拋丸處理，同時也可以減少鍛件鍛后冷卻時間，具有節能節時、縮短工藝流程、提高產品質量的有益作用。

附圖說明

圖1是本發明的軸承環鍛件快速球化工藝規程圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的內容不僅僅局限于下面的實施例

實施例1