[发明专利]一种耐蚀直线轴承钢球及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐蚀直线轴承钢球及其制备方法，属于机械制造技术领域，本发明一种耐蚀直线轴承钢球，所述直线轴承钢球包括金属基体和包覆在金属基体的耐蚀层，所述金属基体由合金钢制成，所述合金钢包括以下质量百分比含量的组分：1.28～1.65％C，0.6～1.0％Cu，0.4～0.55Mn，0.15～0.35Si，1.4～1.5％Cr，0.8～1.5％Bi，0.1～0.3％Ni，0.15～0.25％Ti，1.3～1.8％Ta，10～13％纳米陶瓷，余量为Fe，本发明中的直线轴承钢球耐蚀性能好，强度高、抗冲击性能好。

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，涉及一种耐蚀直线轴承钢球及其制备方法。

背景技术

直线轴承是一种直线运动系统，与圆柱轴配合使用用于直线行程。由于承载球与轴承外套点接触，钢球以最小的摩擦阻力滚动，因此直线轴承具有摩擦小，且比较稳定，不随轴承速度而变化，能获得灵敏度高、精度高的平稳直线运动。

目前普通直线轴承钢球多采用Gr15轴承钢制成，但是钢球与轴承套圈为点接触，在使用上与轴接触也是点接触，虽然运行灵活，但承载力较低，在实际使用中能适宜应用在负荷较低的工作面上。负荷较重时会出现阻滞或直线轴的现象，容易造成损坏，降低运行寿命，还会损坏其它部件和整机。而且普通直线轴承不能用在特殊和恶劣环境，特别是在酸性、碱性和高湿度环境使用时，在短时间内轴承钢球内外及钢球产生锈蚀和腐蚀现象。

随着工业的不断发展，对轴承精度、加工方法、承载能力及使用寿命等各种要求的越益提高，传统的轴承钢材料不断经受挑战。因此合适选择或者设计轴承制造材料也变得越为重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种耐蚀性能好，强度高、抗冲击性能好的直线轴承钢球。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种耐蚀直线轴承钢球，所述直线轴承钢球包括金属基体和包覆在金属基体的耐蚀层，所述金属基体由合金钢制成，所述合金钢包括以下质量百分比含量的组分：1.28～1.65％C，0.6～1.0％Cu，0.4～0.55Mn，0.15～0.35Si，1.4～1.5％Cr，0.8～1.5％Bi，0.1～0.3％Ni，0.15～0.25％Ti，1.3～1.8％Ta，10～13％纳米陶瓷，余量为Fe。

本发明在直线轴承钢球的金属基体外部设置了一层耐蚀层，起到较好的防腐蚀作用。本发明在现有技术的基础上提高了直线轴承钢球材料合金钢中C的含量，并添加了适量的Bi、Ti和Ta。其中，Ti、Ta能与C形成TiC、TaC，可以作为金属结晶时的非自发核心，促进结晶的形成，并且TiC具有细化晶粒组织、降低结晶温度的作用，TaC具有抗细化衰退作用。而Bi具有促进晶核生成、降低共晶组织的生长速度、细化晶核的作用。通过控制TiC、TaC与Bi的比例，可以充分发挥三者的协同作用，获得良好的晶粒细化作用和抗细化衰退作用。但是Bi含量过多，容易造成合金钢硬度的降低。另外，Bi还可提高合金钢的耐磨性，降低合金钢的磨损量及摩擦表面温度。适量Ta还可增加合金钢的韧性，避免了纳米陶瓷含量过多脆性合金钢较大的问题，同时Bi的存在还可以降低合金钢的熔炼温度，提高金属熔体的流动性，从而可以使得可以添加较多量的纳米陶瓷。在Cu在铁基中有一定的溶解度，具有固溶强化作用，可以提高产品的韧性和强度，但是过多的Cu会使合金的凝固区间变宽，容易产生铸造缺陷。适量的Ni和Fe形成具有弥散强化作用的耐热相，能阻止高温下的位错攀移，提高产品的抗拉强度耐热性能，但是过量的Ni会降低合金钢的耐蚀性。本发明在合金钢中添加了较高含量的纳米陶瓷，纳米陶瓷具有较高的强度和硬度和耐蚀性，能有效提高合金钢的强度、硬度、摩擦性能及耐腐蚀性能。适量的陶瓷粉末在合金钢的铸造过程中还可作为异相成核的中心点，提高金属熔体结晶效率，细化晶粒，改善合金钢的微观结构。但是纳米陶瓷的含量过高，会降低金属熔体的流动性，不易浇铸，并且削弱基体中金属颗粒的联结，影响合金钢的成形性和致密化，降低合金钢的力学强度和疲劳性能。纳米陶瓷的纳米结构有助于降低合金钢的浇铸温度，使浇铸更容易进行。