[發(fā)明專利]一種誘導(dǎo)馬氏體相生成的微型鋼球及深冷處理工藝

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210068061.6
• 申請日: 2022-01-20
• 公開（公告）號: CN114592113A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭金福;郭璨;王登峰;查國權(quán)
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥力和機(jī)械有限公司
• 主分類號: C21D6/04
• 分類號: C21D6/04;C21D9/36;C21D1/18
• 代理公司: 上海恩凡知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31459
• 代理人: 汪賀玲

本發(fā)明公開了一種誘導(dǎo)馬氏體相生成的微型鋼球及深冷處理工藝，微型鋼球球坯在淬火處理后，經(jīng)過充分瀝油并冷卻至室溫；迅速放入溫度低于?70℃的冷凍機(jī)內(nèi)并停留不低于1.5h，進(jìn)行深冷處理，待全部鋼球溫度達(dá)到低于?70℃時取出，放到空氣中，進(jìn)行空冷；待全部鋼球都恢復(fù)到室溫后，立即進(jìn)行回火；回火后自然空冷至室溫，熱處理完畢。其中，所述微型鋼球的直徑小于2mm；所述淬火后鋼球表面溫度不高于60℃，所述回火溫度在140℃～160℃，回火時間在2h～3h。采用深冷處理工藝，加速奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變，獲得均勻穩(wěn)定的馬氏體組織，減少鋼球內(nèi)部組織中的殘余奧氏體，提高顯微組織的均勻性，提高鋼球的尺寸穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微型鋼球加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種誘導(dǎo)馬氏體相生成的微型鋼球及深冷處理工藝。

背景技術(shù)

超精密微型鋼球(直徑小于2mm的鋼球)專供微型軸承使用，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、高端醫(yī)療器械、微型電機(jī)的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)及5G基站和大規(guī)模集成電路控制系統(tǒng)等高端裝備的散熱系統(tǒng)，此外還應(yīng)用于空間探測、飛行控制等高精密測控儀器中轉(zhuǎn)動系統(tǒng)。而決定其精度和使用壽命最核心的零部件就是超精密微型軸承鋼球。

長期以來，日本等先進(jìn)國家在該領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)先，椿中島等極少數(shù)企業(yè)在技術(shù)和價格上形成壟斷。而國內(nèi)企業(yè)在原材料、設(shè)備和工藝等方面均存在明顯短板，國產(chǎn)鋼球的各項指標(biāo)均落后于進(jìn)口產(chǎn)品。雖部分企業(yè)使用了進(jìn)口原材料，但無專用設(shè)備和針對性工藝，產(chǎn)品精度仍達(dá)不到G5級標(biāo)準(zhǔn)，更無法實現(xiàn)G3級鋼球國產(chǎn)化。

目前，超精密微型鋼球的加工生產(chǎn)存在幾點難點，其中之一：超精密微型鋼球的顯微組織控制。軸承鋼淬火是一種不完全淬火，軸承鋼球在淬火后存在著大量的殘余奧氏體，正常回火后殘余奧氏體雖然會有所減少，但是仍然會有20％左右的殘余奧氏體存在。因為馬氏體組織的轉(zhuǎn)變溫度為-50-250℃，因此在常溫下，軸承零件中的這些殘余奧氏體仍然會發(fā)生馬氏體組織轉(zhuǎn)變。殘余奧氏體在向馬氏體組織轉(zhuǎn)變時，工件的尺寸或體積會發(fā)生改變，這種情況會導(dǎo)致滾動體的早期磨損或失效，是精密級軸承(超精密級)零件和5/6G通訊設(shè)備中鋼球及航空航天軸承和高鐵(動車、城鐵)軸承零件不允許的。

另外由于微型鋼球直徑過小，在熱處理過程中容易發(fā)生抱團(tuán)現(xiàn)象，從而造成不同鋼球的溫度變化差異過大，不同鋼球間的組織差異性較大，嚴(yán)重影響鋼球的品質(zhì)。

目前采用鍛后或者軋后空冷、深冷處理工藝以期望獲得以貝氏體/馬氏體為主要組織的鋼球的研究技術(shù)近年來也逐漸增多，如中國專利申請CN1189542公開了一種多元微合金化空冷貝氏體鋼，該材料不需要復(fù)雜的熱處理工藝，鍛后或者軋后空冷即可獲得以貝氏體/馬氏體為主要組織的磨球，因無等溫處理工藝，基體組織中貝氏體/馬氏體復(fù)相組織的比例存在差異，導(dǎo)致最終性能產(chǎn)生波動。專利CN202010299242.0公開了一種復(fù)相析出TiC粒子的回火馬氏體耐磨鋼球的制備方法，通過鍛造余熱淬火(無需再次加熱)+低溫回火工藝，得到高硬度的回火馬氏體組織，但是其主要是利用鈦元素，在液相中析出大尺寸TiC顆粒，在固態(tài)轉(zhuǎn)變過程中二次析出納米級TiC粒子，即可得到綜合性能優(yōu)異的復(fù)相析出組織，加入了微合金元素Ti，增加了生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明的一個目的在于提供一種誘導(dǎo)馬氏體相生成的微型鋼球的深冷處理工藝。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種誘導(dǎo)馬氏體相生成的微型鋼球的深冷處理工藝，其特征在于，具體步驟如下：

(1)所述微型鋼球球坯在淬火處理后，經(jīng)過充分瀝油并冷卻至室溫；

(2)迅速放入溫度低于-70℃的冷凍機(jī)內(nèi)并停留不低于1.5h，進(jìn)行深冷處理，待全部鋼球溫度達(dá)到低于-70℃時取出，放到空氣中，進(jìn)行空冷；

(3)待全部鋼球都恢復(fù)到室溫后，立即進(jìn)行回火；

(4)回火后自然空冷至室溫，熱處理完畢。