[發明專利]一種消除軸承鋼中的一次碳化物的方法及產品

在審

• 申請號: 202310059366.5
• 申請日: 2023-01-18
• 公開（公告）號: CN116042965A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 張新房;張濤;周夢程
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C21D1/04
• 分類號: C21D1/04;C21D1/40;C21D1/74;C21D6/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 岳野

本發明涉及一種消除軸承鋼中的一次碳化物的方法及產品。方法包括以下步驟：在軸承鋼樣品中徑向尋找具有一定數量的一次碳化物的位置，作為取樣位置；在取樣位置進行軸承鋼取樣，獲得試樣；對所述試樣施加梯度脈沖電流處理；待一次碳化物消除后，停止施加梯度脈沖電流，將試樣冷卻至室溫。本發明可以在短時間內完全消除一次碳化物，具體是通過脈沖電流產生的焦耳熱效應與電遷移效應共同促進了碳化物消除后所留置的空位的擴散，使其具有了比傳統高溫擴散方法大得多的空位通量，使得制約一次碳化物溶解的其中的鉻原子快速完成碳化物與基體間的再分配，節約了處理時間，避免了不均勻組織在后續加工中的遺傳。

技術領域

本發明屬于軸承鋼組織調控的技術領域，尤其涉及一種消除軸承鋼中的一次碳化物的方法及產品。

背景技術

8Cr4Mo4V軸承鋼作為新一代航空發動機主軸軸承用鋼，其具有良好的高溫尺寸穩定性、高溫硬度和高溫杰出疲勞性能，服役溫度可達到315℃。然而，由于8Cr4Mo4V軸承鋼合金元素含量較高，在凝固過程中極易產生大尺寸的一次碳化物，大尺寸一次碳化物極易在滾動接觸疲勞下成為疲勞裂紋源，這將嚴重降低軸承的使用壽命。因此，通過合適的處理手段消除大尺寸的一次碳化物是十分必要的。

目前，通常采用高溫擴散方法來消除大尺寸一次碳化物。現有專利公開了一種采用高溫擴散方法進行處理的工藝，該發明中對合金坯料進行加熱，使合金坯料進行階梯式升溫，并在每個階梯溫度下保溫設定時間；前一個階梯溫度低于后一個階梯溫度；最后一個階梯溫度比T0高10-150℃；倒數第二個階梯溫度比T0低10-150℃；T0為合金坯料中球形碳化物的熱力學穩定溫度；其中，在由倒數第二個階梯溫度升溫至最后一個階梯溫度的升溫速率不小于200℃/h；將經所述梯度升溫步驟后的合金坯料以不小于0.1℃/s的速率降溫至比T0低10-150℃的第一降溫溫度，且在第一降溫溫度下保溫設定時間，冷卻后得到合金鋼，但是這種方式存在處理時間過長，處理溫度過高，無法完全消除一次碳化物，易產生過燒孔洞和熔蝕組織缺陷等缺點。

因此，需要一種短時間內消除一次碳化物，并且不會產生過燒孔洞和熔蝕組織等缺陷的方法。

發明內容

為了克服現有技術存在的高溫擴散方法處理時間過長，處理溫度過高，無法完全消除一次碳化物，易產生過燒孔洞和熔蝕組織缺陷等缺點的問題，本發明提供一種消除軸承鋼中的一次碳化物的方法及產品來解決現有技術中存在的上述問題。

一種消除軸承鋼中的一次碳化物的方法，包括以下步驟：

1）：在軸承鋼樣品中徑向尋找具有一定數量的一次碳化物的位置，作為取樣位置；

2）：在取樣位置進行軸承鋼取樣，獲得試樣；

3）：對所述試樣施加梯度脈沖電流處理；

4）：待一次碳化物消除后，停止施加梯度脈沖電流，將試樣冷卻至室溫。

如上所述的方面和任一可能的實現方式，進一步提供一種實現方式，所述軸承鋼為8Cr4Mo4V軸承鋼，其中的碳化物的數量大于等于1。

如上所述的方面和任一可能的實現方式，進一步提供一種實現方式，所述2）所述取樣包括確定試樣尺寸，并對試樣表面進行打磨清洗。

如上所述的方面和任一可能的實現方式，進一步提供一種實現方式，所述3）包括至少一個階梯電流，且前一個階梯電流的電流值低于后一個階梯電流的電流值。

如上所述的方面和任一可能的實現方式，進一步提供一種實現方式，在所述階梯電流多于一個時，最后一個所述階梯電流的電流值為1-100A/mm²，頻率為10-10000Hz，占空比為5%-50%。

如上所述的方面和任一可能的實現方式，進一步提供一種實現方式，倒數第二個階梯電流的電流值比最后一個階梯電流的電流值低1-10A/mm²。