[發明專利]一種鋼軸承套圈的熱處理方法

在審

• 申請號: 202111150926.5
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113897481A
• 公開（公告）日: 2022-01-07
• 發明（設計）人: 魏文婷;趙天翼;劉青龍;華林
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C21D9/40
• 分類號: C21D9/40;C21D1/18;C21D1/42;C21D6/04
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 柏琳容

本發明公開一種鋼軸承套圈的熱處理方法，屬于軸承制造技術領域。該鋼軸承套圈的熱處理方法，包括將鋼軸承套圈淬火處理，奧氏體化保溫溫度為870～910℃，保溫結束后油冷至室溫；將鋼軸承套圈進行梯度回火熱處理，控制梯度回火溫度場在滾道工作面的平均加熱速度為50～90℃/s，升溫至350～400℃；在套圈非工作面的平均加熱速度為40～60℃/s，加熱后空冷；對鋼軸承套圈進行冷處理，之后對冷處理的軸承套圈進行回火保溫處理，回火保溫處理的溫度為120～140℃。該處理方法提高了軸承套圈的尺寸穩定性，并最終提高鋼軸承套圈的平均壽命和沖擊韌性。

技術領域

本發明涉及軸承制造技術領域，具體涉及一種鋼軸承套圈的熱處理方法。

背景技術

統計表明，軸承精度喪失己取代疲勞成為精密軸承工作性能喪失的主要原因，而軸承套圈工作面耐磨性與整體尺寸穩定性降低是導致軸承精度喪失的關鍵因素。軸承套圈組織狀態是決定軸承套圈性能的根本，是影響軸承精度與服役壽命的關鍵因素，然而耐磨性和尺寸穩定性對軸承基體組織的需求存在明顯差異。軸承基體通常以廣泛使用的GCr15軸承鋼為材料，經歷以冷軋環、馬氏體淬火和低溫回火為代表的成形制造環節，基體組織為回火馬氏體、碳化物和殘余奧氏體。從軸承套圈工作面的耐磨性考慮希望在滾道工作面保留大量殘余奧氏體(12～16vol.％)且碳化物細小彌散，而從軸承套圈徑向整體的尺寸穩定性考慮則希望僅有少量殘余奧氏體存在(≤4vol.％)且對碳化物尺寸形貌無特殊要求。傳統低溫回火作為決定軸承基體組織性能的關鍵工藝環節，僅能整體性改變軸承基體組織含量卻不能調控其分布，無法同時滿足耐磨性和尺寸穩定性的組織需求。

目前，為了提高GCr15鋼精密軸承的精度壽命，通常在低溫回火之前補充冷處理或在之后補充穩定化回火。然而傳統工藝周期長，綜合效果差。通過表面改性可以顯著提高了軸承套圈工作面的耐磨性和疲勞壽命，但對控制殘余奧氏體含量以提高尺寸穩定性的影響可以忽略不計。此外，與高氮不銹鋼帶螺紋軸承零件的結構特征、性能要求和零件材料微觀組織特性不同，GCr15鋼精密軸承套圈壁厚相對較薄(多為12mm以內)，套圈整體硬度變化范圍窄(5HRC以內)，在500℃以上回火處理后GCr15軸承鋼硬度與耐磨性急劇降低，現有高頻感應局部回火工藝無法滿足GCr15鋼精密軸承組織性能要求。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術不足，提供一種鋼軸承套圈的熱處理方法，解決現有技術中鋼軸承套圈的尺寸穩定性差和沖擊韌性較低的技術問題。

為達到上述技術目的，本發明的技術方案提供一種鋼軸承套圈的熱處理方法，包括以下步驟：

S1、將鋼軸承套圈淬火處理，升溫速度為10～30℃/min，奧氏體化保溫溫度為870～910℃，保溫結束后油冷至室溫；

S2、將步驟S1處理后的鋼軸承套圈進行梯度回火熱處理，控制梯度回火溫度場在滾道工作面的平均加熱速度為50～90℃/s，升溫至350～400℃；在套圈非工作面的平均加熱速度為40～60℃/s，升溫至250～350℃，加熱后空冷；

S3、對步驟S2處理后的鋼軸承套圈進行冷處理，冷處理的溫度范圍為-110～-79℃，之后對冷處理的軸承套圈進行回火保溫處理，回火保溫處理的溫度為120～140℃。

進一步地，在步驟S1中，所述奧氏體化保溫的時間為10-40min。

進一步地，在步驟S2中，所述梯度回火熱處理的加熱方式為感應加熱。

進一步地，在步驟S2中，感應加熱的時間為4～7s。

進一步地，在步驟S2中，所述感應加熱方式中感應電源頻率為10-60KHz。

進一步地，在步驟S2中，所述感應加熱方式中電流密度為10⁸～10⁹A/m²。

進一步地，在步驟S2中，采用純銅圓制仿形感應器進行所述感應加熱。