[发明专利]高韧性轴承的组织调控方法及纳米贝氏体轴承用钢

说明书

本发明公开一种高韧性轴承的组织调控方法，包括：S1、提供初始轴承钢材；S2、进行初始轴承钢材的加工成形形成轴承零件；S3、对轴承零件进行第一热处理，使轴承零件的整体组织转变为纳米贝氏体组织，S4、对轴承零件进行第二热处理，在轴承内圈的滚道表层和轴承外圈的滚道表层形成包括高碳马氏体组织的混合组织，混合组织中高碳马氏体组织的体积分数大于80％。本发明还提供一种纳米贝氏体轴承用钢，本发明不需要渗碳处理方法，轴承用钢心部为纳米贝氏体组织，韧性达到渗碳轴承心部的韧性；轴承用钢表层为包括高碳马氏体组织且高碳马氏体组织的体积分数大于80％的混合组织，使轴承用钢的硬度达到渗碳轴承表层的硬度。

技术领域

本发明涉及轴承制造领域，特别涉及高韧性的纳米贝氏体轴承的制造加工领域，具体涉及一种高韧性轴承的组织调控方法及其获得的纳米贝氏体轴承用钢。

背景技术

现在用量最大的轴承用钢为高碳铬轴承钢，其用量达到整体轴承用钢市场的80％以上。然而，这种高碳铬轴承钢经过马氏体处理后韧性比较低，制造的轴承不适合应用于冲击载荷比较大的工况。在冲击载荷较大的工况下，通常采用渗碳钢轴承来保证使用性能。

最常用的渗碳轴承钢为G20Cr2Ni4A钢，渗碳后经过马氏体淬、回火处理后为心部为低碳马氏体组织，具有高的冲击韧性。然而，渗碳轴承钢含有大量的昂贵合金元素，导致轴承制造成本高。近年来我国也陆续开发了多种低Ni含量或无Ni的渗碳轴承钢以降低成本。但是，这些渗碳轴承钢全都需要进行长时间的渗碳处理。众所周知，渗碳热处理渗碳周期长、能源消耗大，不仅导致轴承制造效率降低，污染环境，也使得制造成本大幅度提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高韧性轴承的组织调控方法及其获得的纳米贝氏体轴承用钢，避免了传统的渗碳处理方法，使得轴承用钢心部整体为纳米贝氏体组织，韧性达到渗碳轴承心部的韧性，并使轴承用钢表层为包括高碳马氏体组织且高碳马氏体组织的体积分数大于80％的混合组织，硬度达到渗碳轴承表层的硬度要求，从而提高了轴承制造效率，降低了轴承制造成本。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种高韧性轴承的组织调控方法，包括以下步骤：

S1、提供初始轴承钢材，按质量百分比计，所述初始轴承钢材的化学成分包括：C：0.70～0.75、Si：1.50～2.90、Mn：0.60～0.80、Cr：0.60～1.60、Ni：0～0.30、Mo：0～0.40，S：≦0.010、P：≦0.015、O：≦0.0008、Ti：≦0.003、H：≦0.00015，其余为Fe和杂质；

S2、进行所述初始轴承钢材的加工成形，形成轴承零件；所述轴承零件包括轴承内圈、轴承外圈和滚动体，所述滚动体与所述轴承内圈的滚道和所述轴承外圈的滚道相匹配；

S3、对所述轴承零件进行第一热处理，使所述轴承零件的整体组织转变为纳米贝氏体组织，所述第一热处理包括：加热所述轴承零件至900℃～930℃，保温0.5h～1h；将所述轴承零件降温至250℃～350℃，保温0.5h～5h；将所述轴承零件冷却至室温；以及

S4、对所述轴承内圈的滚道表层和所述轴承外圈的滚道表层进行第二热处理，在所述轴承内圈的滚道表层和所述轴承外圈的滚道表层形成包括高碳马氏体组织的混合组织，所述混合组织中高碳马氏体组织的体积分数大于80％。

可优选的是，在所述步骤S4中，第二热处理为感应热处理，包括：加热轴承内圈的滚道表层和轴承外圈的滚道表层至850℃～900℃；冷却至室温。

可优选的是，在进行第二热处理步骤中，还包括对滚动体的表层进行第二热处理。

可优选的是，进行所述步骤S4的第二热处理后，还包括：进行160℃～200℃的低温回火处理。