[发明专利]圆锥轴承内圈碳氮共渗工艺及含碳氮共渗内圈的圆锥轴承

说明书

本发明的名称为圆锥轴承内圈碳氮共渗工艺及含碳氮共渗内圈的圆锥轴承。属于滚动轴承技术领域。它主要是解决现有商用车轮毂圆锥轴承因冲击加粉尘而易造成异常磨损导致早期失效的问题。它的主要特征是：仅将圆锥轴承的内圈进行碳氮共渗处理、淬火处理和回火处理，磨加工后内圈滚道渗层深度≥0.1mm。本发明内圈零件滚道表面保持了一定比例的碳氮化合物，内圈零件滚道表面也形成了压应力，增加了轴承的抗污染抗疲劳能力，大幅提高了轴承寿命，试验产品寿命考核达到5L10以上，主要用于量产商用车轮毂支撑的圆锥轴承。

技术领域

本发明属于滚动轴承技术领域，具体涉及一种圆锥轴承内圈碳氮共渗工艺及含碳氮共渗内圈的圆锥轴承，用于量产汽车（特别是工程车、矿山车）的轮毂圆锥轴承。

背景技术

商用车轮毂圆锥轴承在汽车（特别是工程车、矿山车）行驶过程中，经常会受到冲击载荷；在恶劣环境下，粉尘也容易进入轮毂内。冲击加粉尘造成轴承异常磨损而早期失效。

如汉德车桥市场使用量大的33022圆锥轴承，33022圆锥轴承内圈材料为 GCr15，存在早期失效的问题，影响了轮毂轴承的使用寿命。

轴承钢GCr15碳氮共渗技术在国内还没有成熟工艺或相关行业标准，轴承企业只是各自为战进行了相关尝试。针对采用轴承钢GCr15材料的内圈碳氮共渗工艺，还存在内圈零件滚道渗层深度、留量大小和热处理变形之间矛盾的问题，到目前为止，还没有可靠的碳氮共渗的轮毂圆锥轴承用于商用车。

发明内容

本发明的目的就是针对上述不足之处，提供一种圆锥轴承内圈碳氮共渗工艺及含碳氮共渗内圈的圆锥轴承，使GCr15圆锥轴承内圈零件滚道表面组织保持一定比例的碳氮化物（白色碳组织，见图2、图3），内圈零件滚道表面也形成压应力，两者增加了轴承的抗污染抗疲劳能力，提高商用车轮毂圆锥轴承疲劳寿命。

本发明碳氮共渗工艺的技术解决方案是：一种圆锥轴承内圈碳氮共渗工艺，其特征在于包括以下工艺步骤：

(1) 在圆锥轴承的内圈车制件滚道半径方向留量为0.15~0.28mm；

(2) 将圆锥轴承的内圈车制件摆料、前清洗和烘干；

(3) 将圆锥轴承的内圈车制件进行碳氮共渗处理，840℃-860℃保温4-6小时，碳势1.20%-1.30%，NH₃流量2.5NL/min，降温至810℃-830℃保温1小时，碳势1.00%，NH₃流量2.5NL/min；

(4) 将碳氮共渗处理的圆锥轴承的内圈车制件进行淬火处理，温度为810℃-830℃，淬火油温度90℃-110℃；

(5) 将淬火处理的圆锥轴承的内圈车制件进行后清洗；

(6) 将后清洗的圆锥轴承的内圈车制件进行回火处理，温度为180℃-200℃，保温时间3h；

(7) 将回火处理的圆锥轴承的内圈车制件进行检验，内圈滚道渗层深度≥0.4mm，磨加工后内圈滚道渗层深度≥0.1mm。

本发明碳氮共渗工艺的技术解决方案所述的第(2)步骤中，内圈的最大外径尺寸为170 mm，摆放层数为2-3层；所述的第(4)步骤中，淬火油为分级淬火油。

本发明碳氮共渗工艺的技术解决方案所述的第(4)步骤中，离表面0.05mm-0.10mm处检测点的表面硬度≥698；所述的第(6)步骤中，离表面0.05mm-0.10mm处检测点的表面硬度为698-850，几何中心附近检测点的心部硬度为655-822/58-65。

本发明碳氮共渗工艺的技术解决方案中所述的内圈为轴承钢GCr15材质的内圈。

本发明圆锥轴承的技术解决方案是：一种含碳氮共渗内圈的圆锥轴承，包括外圈、带大挡边的内圈、以及外圈与内圈之间的滚子和保持架，用于汽车轮毂支承，其特征在于：仅所述的内圈为碳氮共渗的内圈，且内圈滚道表面有效渗碳层深度为0.1mm以上。