[发明专利]一种轴承的热处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴承的热处理方法，主要用于轴承套圈的热处理淬火、回火工艺。

背景技术

轴承失效的主要模式是疲劳和磨损，而原材料质量、碳化物网状组织、碳化物带状组织、脱碳等是轴承疲劳寿命的重要影响因素。

热处理质量对轴承的使用寿命有着重要甚至决定性的影响。高碳铬轴承钢GCr15淬火后得到马氏体组织，马氏体具有高硬度、高耐磨性、高强度、一定的韧性等特点。但是热处理后组织中除了马氏体，还有残留碳化物、残余奥氏体，有效壁厚比较大的还允许存在一定级别的屈氏体组织。机械行业标准JB/T1255-2001《高碳铬轴承钢热处理技术条件》和国家标准GB/T18254-2002《高碳铬轴承钢》对成品轴承的硬度、金相组织、碳化物带状组织、碳化物网状组织、脱碳等都有规定。但是对碳化物（颗粒大小、形状）、残余奥氏体含量没有明确规定。 

实践经验和大量资料显示，随着热处理温度的升高，马氏体针粗大，残余奥氏体含量升高，硬度升高。但是残余奥氏体达到一定含量后，硬度又逐渐的下降。也就是说，残余奥氏体含量和硬度之间的关系曲线基本呈抛物线形状。奥氏体在室温下是不稳定组织，在外界载荷、温度变化、自然存放等条件下都能发生奥氏体的分解和转变，这是轴承尺寸稳定性得不到保证的根源，为了提高轴承的使用精度和尺寸稳定性，国内大部分轴承制造企业多以尽可能的降低残余奥氏体含量为目标。奥氏体的特点是：硬度低、耐磨性差、塑性好、韧性佳，对轴承的抗疲劳性能有利有弊。另外，残余奥氏体可以降低轴承缺陷部位的应力集中以及吸收部分裂纹扩展功进而阻止裂纹的快速扩展，延长了轴承寿命。因此，热处理过程产生的残余奥氏体的作用不容小觑。硬度是轴承热处理质量的重要质量指标之一。对于刀具、冷成型磨具和粘着磨损或磨粒磨损失效的零件，其磨损抗力和硬度呈正比关系，硬度是决定耐磨性的主要性能指标。承受接触疲劳载荷的轴承，在一定范围内，提高硬度对减轻麻点剥落是有效的。有研究称，随着硬度的提高，轴承的脆性随之增大，疲劳性能下降，在轴承加工过程中不宜选择很高的硬度值。

如何通过对锻造和球化退火质量的控制达到碳化物（形状和大小）细化；如何通过热处理工艺的改进，来提高硬度和控制残余奥氏体的含量，对于提高轴承的使用寿命具有重要意义。

发明内容

 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种轴承的热处理方法，通过细化碳化物颗粒、提高硬度和控制金相组织中残余奥氏体含量来提高轴承的使用寿命。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种轴承的热处理方法，包括加热、保温、淬火、清洗、冷处理和回火六个步骤，其特征在于加热步骤前设置有碳化物细化处理步骤，碳化物细化处理步骤包括锻造和球化退火两个步骤，锻造步骤的始锻的温度为1050~1150℃，保温时间在70至90分钟，终锻成型的温度在800~900℃之间，然后在沸水中搅拌冷却至300~600℃，出水空冷至室温；球化退火步骤包括加热至790~810℃，该温度下保温150至210分钟，风冷至680~710℃并保温4~6小时，随炉冷却至650℃，出炉空冷。

本发明所述的清洗步骤结束后的2个小时内进行冷处理步骤，冷处理步骤在冷冻箱内进行，采用液氮作为冷却介质，冷却至-70℃～-80℃，在该温度下保温1.5～2个小时，然后自然回温至室温。

本发明所述淬火步骤采用马氏体淬火，热处理设备为辊底式周期淬火生产线，淬火介质为硝盐，硝盐中的硝酸钾：亚硝酸钠=1：1，硝盐介质温度为165℃～175℃，淬火过程在硝盐介质中冷却8～15分钟。

本发明所述清洗步骤包括热清洗和冷清洗，在设备淬火槽后有两个清洗槽，第一个清洗槽为热清洗槽，热清洗水温为70℃～90℃，采用喷淋式结构完成热清洗，第二个清洗槽为冷清洗槽，冷清洗水温为6℃～12℃。

本发明回火步骤采用辊底式周期淬火生产线，加热过程分为预热、升温、保温三个阶段，预热时间8~15分钟，升温区温度为845℃，保温区温度为850℃，总加热时间为98~100分钟。

本发明所述的轴承材料采用GCr16高碳铬轴承钢。

本发明具有以下优点和效果：通过细化碳化物颗粒、提高硬度和控制金相组织中残余奥氏体含量来提高轴承的使用寿命。

附图说明

图1是本发明实施例碳化物细化处理中的锻造工艺流程示意图。

图2是本发明实施例碳化物细化处理中的球化退火工艺流程示意图。

具体实施方式