[發明專利]提高冷環軋軸承套圈強韌性并改善淬火變形的制造方法

在審

• 申請號: 201711394897.0
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108060291A
• 公開（公告）日: 2018-05-22
• 發明（設計）人: 路曉輝;錢東升;華林;曾宋文;顧彬挺
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C21D1/18
• 分類號: C21D1/18;C21D1/30;C21D9/40;B23P15/00
• 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;王淳景

本發明公開了一種提高冷環軋軸承套圈強韌性并改善淬火變形的制造方法，包括以下步驟：S1、冷軋環成形：采用冷軋環工藝對軸承套圈環坯進行軋制成形；S2、先將軋制成形的軸承套圈緩慢加熱至一定溫度進行再結晶，并保溫一段時間，以消除冷軋殘余應力；再將軸承套圈快速加熱至一定溫度進行奧氏體化；然后將軸承套圈進行預淬火處理并保溫，使局部低碳區形成板條馬氏體；再將軸承套圈加熱至一定溫度并保溫，進行貝氏體轉變；最后將軸承套圈冷卻至室溫。本發明利用冷軋塑性導致鐵素體基體和球狀碳化物變化，匹配預淬火和貝氏體相變熱處理工藝，調控材料的微觀組織，從而大幅提高軸承套圈成品合格率、材料的強韌性與疲勞壽命。

技術領域

本發明屬于機械制造技術領域，具體涉及一種提高冷環軋軸承套圈強韌性并改善淬火變形的制造方法。

背景技術

軸承作為高速鐵路、精密機床、風力發電機等重大裝備關鍵零部件，其技術水平直接決定了整個裝備制造業整體的發展水平。軸承包含套圈(包含內圈和外圈)、滾動體和保持架三大組件，其中，套圈的重量和制造成本占整個軸承產品的60～70％，屬于軸承最重要的組成部件，軸承的壽命取決于軸承套圈的微觀組織狀態。

以GCr15軸承鋼為主要材料的軸承套圈，傳統的制造工藝包括車削成形與馬氏體淬回火。采用車削加工的方法成形套圈，切削余量大，材料利用率低；另一方面，傳統馬氏體淬回火熱處理后獲得由回火馬氏體、殘余奧氏體以及碳化物組成的復相組織，這種以回火馬氏體為主的微觀組織雖然可以滿足普通軸承的性能需求，但是對于需要在更加復雜、高速等服役工況條件下運行的精密軸承，傳統熱處理工藝已不能滿足其服役要求。此外，軸承套圈在成形和熱處理過程中引入了大量內應力，傳統熱處理方法無法有效消除殘余應力，導致軸承套圈產生變形超差等問題，廢品率高，增加了制造成本。

發明內容

本發明的目的在于提供一種提高冷環軋軸承套圈強韌性并改善淬火變形的制造方法，它通過精密冷環軋成形與預淬火熱處理方法相結合，利用冷軋塑性導致鐵素體基體和球狀碳化物變化，匹配預淬火和貝氏體相變熱處理工藝，調控材料的微觀組織，從而大幅提高軸承套圈成品合格率、材料的強韌性與疲勞壽命。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種提高冷環軋軸承套圈強韌性并改善淬火變形的制造方法，包括以下步驟：

S1、冷軋環成形：先根據軸承套圈尺寸和軋制比設計軸承套圈環坯尺寸，再采用熱鍛制坯工藝制備軸承套圈環坯，然后采用冷軋環工藝對軸承套圈環坯進行軋制成形；

S2、預淬火熱處理：

S201、先將軋制成形的軸承套圈緩慢加熱至一定溫度進行再結晶，并保溫一段時間，以消除冷軋殘余應力；

S202、再將軸承套圈快速加熱至一定溫度進行奧氏體化；

S203、然后將軸承套圈進行預淬火處理并保溫，使局部低碳區形成板條馬氏體；

S204、再將軸承套圈加熱至一定溫度并保溫，進行貝氏體轉變；

S205、最后將軸承套圈冷卻至室溫。

按上述技術方案，步驟S1中，冷軋比為1.15～1.4。

按上述技術方案，步驟S201中，軋制成形的軸承套圈以100～150℃/h的升溫速率緩慢加熱至500～700℃。

按上述技術方案，步驟S202中，軸承套圈以10～20℃/min的升溫速率快速加熱至840～860℃。

按上述技術方案，步驟S203中，軸承套圈的預淬火處理溫度為160～220℃。

按上述技術方案，步驟S204中，軸承套圈加熱至240～280℃進行貝氏體轉變。

按上述技術方案，步驟S205中，最后軸承套圈油冷至室溫。