[發明專利]一種高溫軸承鋼零件提高尺寸穩定性的冷熱循環處理工藝

在審

• 申請號: 201810031553.1
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN108220560A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 馬欣新;唐光澤
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C21D1/78
• 分類號: C21D1/78;C21D6/04;C21D9/40
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 賈澤純

一種高溫軸承鋼零件提高尺寸穩定性的冷熱循環處理工藝，本發明涉及一種高溫軸承鋼零件提高尺寸穩定性的冷熱循環處理工藝，本發明的目的是為了解決現有高溫軸承鋼零件硬化熱處理后尺寸穩定性差的問題，本發明將經過硬化熱處理的鋼材試樣或零件，在?196～?60℃條件下保溫60～300min，得到低溫保溫后的鋼材試樣或零件，然后在200～450℃條件下保溫60～300min；重復低溫和高溫處理2～10次，然后冷卻至室溫。本發明通過冷熱循環處理工藝，使高溫軸承鋼零件內部不穩定組織和內部應力松弛達到穩定狀態，在4～5次循環處理后，后續兩次循環間尺寸的變化率dδ/dt＜±0.001。本發明應用于高溫軸承鋼領域。

技術領域

本發明涉及一種高溫軸承鋼零件提高尺寸穩定性的冷熱循環處理工藝。

背景技術

軸承鋼是針對軸承的特殊環境服役要求而研制的材料，要求所加工的零件經過相應的熱處理后，具有高硬度和高尺寸穩定性，由于具有這兩個特點，軸承鋼也應用于要求尺寸穩定性高的其它場合，如量具、柱塞等。高溫軸承鋼，如Cr4Mo4V，是一種高溫高合金軸承材料，其使用溫度可達315℃，常常用于150℃以上的工作環境，常規的熱處理工藝是淬回火處理，即淬火后進行三次530～560℃左右的高溫回火。通常認為，殘余奧氏體是不穩定相，應盡量降低其含量，為了消除殘余奧氏體，還需要加入深冷處理，使最終獲得的組織中殘余奧氏體含量低于3％。對于軸承零件，熱處理后需要進行最終的磨削和研磨，以滿足尺寸精度的要求。為了提高尺寸穩定性，在磨削加工后研磨前進行一次穩定尺寸熱處理，以消除磨加工引入的應力。但是在實際生產過程中經常發現，即使將殘余奧氏體降低到很低水平，經過以上處理的軸承零件在儲存一段時間以后，或者在使用過程中，其尺寸精度仍會發生變化。因此僅靠降低殘余奧氏體含量，加工后采用一次穩定化處理還不能解決尺寸變化問題，同時還會由于使殘余奧氏體量降低，使鋼的脆性提高。

淬火-碳分配-回火(QPT)處理可以提高高溫軸承鋼的韌性，同時可以保持高硬度，由于其殘余奧氏體的含量更高，其尺寸穩定性也是需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有高溫軸承鋼零件硬化熱處理后尺寸不穩定問題，提供了一種高溫軸承鋼零件提高尺寸穩定性的冷熱循環處理工藝。

本發明一種高溫軸承鋼零件提高尺寸穩定性的冷熱循環處理工藝為：一、低溫保溫：將經過硬化熱處理的鋼材試樣或零件，在-196～-60℃條件下保溫60～300min，得到低溫保溫后的鋼材試樣或零件；二、將低溫保溫后的鋼材試樣或零件，在200～450℃條件下保溫60～300min；三、重復步驟一和二的操作2-10次，然后冷卻至室溫；即完成所述的高溫軸承鋼零件提高尺寸穩定性的冷熱循環處理。

本發明通過冷熱循環處理工藝，使高溫軸承鋼零件內部不穩定組織和內應力松弛達到穩定狀態，在4～5次循環處理后，用“圓環開口法”進行測試表征，圓環開口尺寸的變化率dδ/dt＜±0.001，表明此時已經達到穩定狀態了。因此，在對軸承鋼制零件進行最終熱處理之后，精加工之前，如軸承終磨之前，增加冷熱循環處理工藝，采用本發明的工藝過程進行循環處理，可以實現軸承零件尺寸穩定化的效果。也可以在最終熱處理之后，直接采用本技術進行尺寸穩定化處理，之后進行機加工，包括粗加工和精加工。但粗加工后、精加工之前需要至少再進行一次冷熱循環處理。

附圖說明

圖1為實施例1中開口圓環經過不同循環次數熱處理獲得的開口尺寸相對變化量與循環次數之間的關系圖；

圖2為實施例1中環形件開口尺寸變化率與循環處理次數之間關系圖；

圖3為實施例2中開口圓環經過不同循環次數熱處理獲得的開口尺寸相對變化量與循環次數之間的關系圖；

圖4為實施例2中環形件開口尺寸變化率與循環處理次數之間關系圖；

圖5為實施例3中開口圓環經過不同循環次數熱處理獲得的開口尺寸相對變化量與循環次數之間的關系圖；