[發明專利]用于制造具有改進的抗白蝕裂紋(WEC)形成的堅固性的滾動軸承環的方法

在審

• 申請號: 201780065549.0
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN109890987A
• 公開（公告）日: 2019-06-14
• 發明（設計）人: 洛塔爾·霍夫曼;安德烈亞斯·曼戈爾德;托尼·布拉斯;沃爾弗拉姆·科魯赫費爾;維爾納·特羅揚
• 申請（專利權）人: 舍弗勒技術股份兩合公司
• 主分類號: C21D9/40
• 分類號: C21D9/40;C21D1/10;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/08;C22C38/12;C22C38/16;C22C38/18;C22C38/20;C22C38/22;C22C38/40;C22C38/42
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 王偉達;楊青

本發明涉及一種用于制造具有改進的抗白蝕裂紋(WEC)形成的堅固性的滾動軸承環的方法，其中，將由含有0.4～0.55％的C和0.5～2.0％的Cr的亞共析調質鋼制成的滾動軸承構件以感應方式加熱以形成硬化的邊緣層，然后淬火，并然后回火。

技術領域

本發明涉及一種用于制造具有改進的抗白蝕裂紋(WEC)形成的堅固性的滾動軸承環的方法。

背景技術

滾動軸承用于及其不同的應用中，例如汽車領域或工業設備或工業機器等。這種滾動軸承的載荷除了常規載荷(即由滾動體對軸承環的碾輥以及與此相關的赫茲壓力或者說赫茲接觸)以外通常還包括附加載荷，其例如可以是強的混合摩擦或電氣電或動電或類似情況。特別是，當存在這種附加載荷時，在應用中有時會出現所謂的白蝕裂紋(WEC)形式的對這種滾動軸承或滾動軸承構件的損壞。這些白蝕裂紋首先表現為涉及的滾動軸承組件的材料中的組織變化。組織變化發生在支承表面即受負載的面的下方。在進一步的過程中，微裂紋可以在外部負載的影響下形成并擴散到表面。然后，微裂紋以軸向裂紋或剝落的形式產生WEC的典型損壞，優選地在受負載的構件的滾道區域中，例如滾動軸承的內環或外環的滾道區域中。在極端情況下，隨著損壞的不斷進行，可能導致滾動軸承環的撕裂或斷裂，從而導致軸承過早失效。

導致形成這種WEC的損壞機制尚未最終明了。然而，據信附加載荷導致從潤滑軸承的潤滑劑體系釋放氫。該氫可能在滾動軸承材料(即鋼)的組織中導致馬氏體和/或貝氏體結構轉變成具有強制溶解碳或溶解碳化物結構的非晶或納米晶鐵素體。

由EP 2 123 779 A1已知由具有0.4～0.8重量％之間的碳含量的完全硬化鋼制造受機械負載的軸承構件。然而，完全硬化依賴于例如提高可硬化性的合金元素的含量地限于某一特定橫截面。此外，如果該構件在硬化后在芯中要具有高韌性，則該技術不可用。

由EP 2 573 195 A1已知一種用于制造滾動軸承構件的方法，其中，滾動軸承構件在100～200℃之間的溫度加熱5～120分鐘的時間，在此事件期間，滾動軸承構件在滾道區域中與化學添加劑發生接觸，以構成局部表面變化的滾道邊緣層。作為這樣的化學添加劑，可以使用水含量最高達500ppm的防腐劑油或變速器油。然而，只有在操作期間沒有磨損時，這種表面改性才是有效對抗WEC形成的。因此，這些構件的使用只能是有限的，特別是在污染環境中的應用中和/或具有高混合摩擦份額的應用中。

WO 2015/199 599 A1描述了一種具有感應硬化和隨后的回火步驟的對金屬組件進行表面硬化的方法。

這種情況類似于在滾道面即受載荷的構件區域上施加特殊涂層或構造出發藍層的情形。它們可能在被磨損掉時失去其功能。

發明內容

因此，本發明基于如下問題：提供一種方法，該方法能夠制造具有改善的抗白蝕裂紋形成的堅固性的滾動軸承環。

為了解決這個問題，根據本發明規定了一種方法，其特征在于，將由含有0.4～0.55％的C和0.5～2.0％的Cr的亞共析調質鋼制成的滾動軸承環以感應方式加熱以構造出硬化的邊緣層，然后淬火，并然后回火。

一方面，根據本發明的方法規定使用特殊的起始材料，即亞共析調質鋼，另一方面，規定執行限定的硬化和溫度處理步驟，這導致構造出硬化的邊緣層。

作為鋼，根據本發明使用一種亞共析調質鋼，其具有0.4～0.55％的碳含量和0.5～2.0％的鉻含量。然后，這種亞共析調質鋼在感應硬化過程中僅在邊緣側硬化，從而構造出感應硬化的邊緣層。在硬化狀態下，這種亞共析調質鋼在硬化的邊緣層區域中不含未溶解的碳化物。在感應加熱之后，進行滾動軸承構件的淬火(硬化)，然后進行回火步驟。通過回火形成最小的回火碳化物(Fe₂C)，其尺寸明顯小于1微米。