[其他]軸承鋼工件綜合強化工藝

無效

• 申請號: 85109155
• 申請日: 1985-12-19
• 公開（公告）號: CN85109155A
• 公開（公告）日: 1987-06-24
• 發明（設計）人: 楊烈宇;馮廣勤;王富山;孫長禮;楊道正
• 申請（專利權）人: 大連海運學院
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00;C21D11/18;C21D1/20;C23C8/30;C23C8/36
• 代理公司: 大連市專利服務中心
• 代理人: 焦憲長

本發明屬于熱處理，更具體地說是用于軸承鋼工件強化的熱處理工藝。

通常對軸承鋼工件進行熱處理的方法是：以球化退火為預處理，以淬火、冷處理、回火和時效為最終處理（見機械工業出版社1978年10月出版的《熱處理手冊》第二冊和上海科學技術文獻出版社1983年10月出版的《軸承鋼的組織與性能》）。此種方法中的球化退火因不能改善奧氏體晶粒遺傳和粗大的、斷續的網狀碳化物，從而不能為后續熱處理準備好細密的組織條件。淬火、冷處理和回火雖能使工件硬度≥H_RC60，但既不能完全消除工件的殘余應力，且其服役條件也不能超過200℃，否則，其硬度將不能維持，耐磨性也將下降。如在200～260℃的溫度下工作時，殘余奧氏體將會迅速轉變，直至全部無存;馬氏體也全部分解為回火馬氏體。這些組織變化無疑會導致工件脹縮變形，冷處理的作用喪失。同時現有工藝在工件表面形成的殘余拉應力會使工件形成顯微裂紋和擴展，從而使其抗疲勞性能低下，耐磨性也差。例如;用現有的方法處理的軸承鋼制船用43/82型噴油咀的壽命僅為2000小時。

為提高軸承鋼工件的強韌性有單純采用所謂雙細化工藝者，即高溫奧氏體化加下貝氏體等溫淬火，再進行高溫回火，繼之進行淬火、回火處理（見《金屬熱處理》1983.3.P15～18）。這種熱處理方法依然沒有解決淬火后表面的殘余拉應力和超過200℃服役時的硬度降低問題。即回火抗力不高。

為提高表面硬度和回火抗力有對GC_r15制油咀采用高濃度氣體碳氮共滲（見《金屬熱處理》1983.10 P41～46）后再進行淬火、回火的最終處理，但這種方法沒有解決心部強韌化問題，且有在長時間使用后高濃度碳氮化物剝落問題。

本發明的目的是：提高其服役溫度、抗疲勞、耐磨損和整體強韌化，從而擴大了工件應用范圍并提高使用壽命。

本發明的技術方案是：1）取消球化退火的預處理，采取新的預處理即在A_C1+200℃的高溫下使軸承鋼坯件奧氏體化，繼之以下貝氏體等溫淬火和高溫回火。以此來達到為后續處理準備細密的組織條件，即消除坯件的原始奧氏體遺傳和粗大的、斷續的網狀碳化物，從本質上奠定提高強韌性和使用壽命的基礎，同時也改善了切削加工性。

2）對上述處理后并完成機加工和半精加工的工件進行離子氮碳共滲的中間處理，使表面獲得一層具有含合適的氮濃度和碳濃度高于心部的滲層，以此來改變工件表面的化學成份，保證通過最終處理時在工件表面形成殘余壓應力，即從根本上阻止顯微裂紋的形成和擴展，從而提高疲勞抗力和耐磨性。同時賦與工件表面以較高的回火抗力，以滿足更高的服役溫度，并長期使用不出現脆性剝落。

3）工件經中間處理進入最終處理時，淬火后不再進行冷處理，而是直接通過提高回火溫度和縮短時效時間來完成。即將經前述離子氮碳共滲的工件加熱到淬火溫度后，繼之進行分級淬火，和高于現有工藝40～120℃的短時回火;當工件經精加工后再進行低溫短時時效。以消除精加工應力。

此工藝的預處理，中間處理和最終處理是有機結合來提高軸承鋼制件壽命的一整套綜合強韌化工藝。

本發明的具體實施例：用軸承鋼G C_r15制43/82型油咀體為例。1）將原料或鍛件加熱至1050±5℃、保溫、淬入280～300℃鹽浴中等溫3小時。空冷、清洗后進行720～740℃高溫回火2小時，為后續處理準備組織條件并改善切削加工性，硬度HB 207～229。2）中間處理：鋼件經預處理后、再經機加工、留單面磨量0.03～0.05mm，在氣氛為99.9%氨：96.5%丙酮＝10/1，氣壓8～10托（形狀簡單件）。15～20托（形狀復雜多孔件），溫度580～600℃，電壓800～840V，電流密度≈1.4mA/cm²（簡單件）。≤1.3mA/cm²（復雜多孔件）進行離子氮碳共滲4小時。獲得白亮層8～15微米。擴散層0.18～0.25毫米的滲層深度。3）最終處理：將經前述處理的鋼件加熱至830～860℃，保溫，淬火160℃硝鹽中分級級停留5分鐘（簡單件）或10分鐘（多孔復雜件）。空冷后進行240～300℃回火2小時，可得硬度≥H_RC61，鋼件精加工后進行120～130℃時效2小時。本發明適用于≤300℃溫度條件工作的精密偶件如噴油咀，油泵、軸承、工模具和高強度機械零件，摩擦付等。

本發明與現有技術相比的優點如下：

1、回火抗力高。在較高的工作溫度下能保持高硬度，見表1。