一种提升轴承环性能的制造工艺方法与流程

本发明涉及机械制造技术领域，更具体地说，涉及一种提升轴承环性能的制造工艺方法。

背景技术：

目前生产轴承环通常经过锻造再淬火+回火处理后进行精加工，这种方式制造的轴承环件冲击功和断裂韧性等机械性能较低，轴承环使用寿命短。王建利等通过预淬火的方式在轴承环的材料中形成马氏体和贝氏体复相组织来提高轴承环的冲击功和断裂韧性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种提升轴承环性能的制造工艺方法，可以显著提高轴承环的冲击功和断裂韧性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种提升轴承环性能的制造工艺方法，包括以下步骤：

S1、将轴承环坯在冷轧环机上进行轧制成形；

S2、将轧制成形的轴承环加热到800～900℃保温10～20分钟进行奥氏体化；然后将轴承环置于150～250℃的硝酸盐浴中进行5～10分钟的预淬火处理；

S3、将预淬火处理的轴承环加热到200～300℃保温15～25分钟进行等温淬火，使轴承环组织发生下贝氏体转变，然后在50～100℃的淬火油中等温处理5～10分钟；

S4、将经过等温淬火处理的轴承环在150～250℃进行1～2小时的低温回火处理，然后空冷。

上述方案中，在所述步骤S1中，实现了轴承环晶粒细碎化，使材料内部产生晶体缺陷增加再结晶形核位置，减小晶粒尺寸。

上述方案中，所述晶体缺陷为位错或亚结构。

实施本发明的提升轴承环性能的制造工艺方法，具有以下有益效果：

1、通过轧制成形轴承环实现了晶粒细碎化，增加了材料内部位错、亚结构等晶体缺陷，为提高动态再结晶均匀形核提供了大量的形核位置，为形成细小的马氏体组织提供前提；

2、通过加热到奥氏体化温度以上进行热处理实现动态再结晶形核并快速油淬降低轴承环温度来细化晶粒；

3、通过预淬火处理实现轴承环组织中一定量的马氏体转变，马氏体转变和轧制成形引起的位错等材料缺陷催化下贝氏体的转变；

4、通过等温淬火处理轴承环进行下贝氏体转变来获得马氏体/贝氏体复相组织，该组织状态显著提高轴承环的冲击功和断裂韧性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1本发明轧制成形的轴承环的结构示意图；

图2轴承环轧制成形预淬火流程图；

图3没有轧制成形而直接预淬火下轴承环断裂微观形貌图；

图4轧制成形预淬火下轴承环断裂微观形貌图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

说明以GCr15轴承钢制轴承环轧制成形预淬火工艺提高轴承环冲击功和断裂韧性为例。

第一步：在D56G90CNC轧环机上轧制成形获得30～40％变形量的深沟球轴承环，如图1所示，通过轧制成形细化轴承环微观组织，增加材料内部位错、亚结构等晶体缺陷来显著提高再结晶形核位置，为后续热处理中提高动态再结晶形核率和预淬火形成细小马氏体组织做好准备；

第二步：将轧制成形的轴承环加热到800～900℃保温10～20分钟进行奥氏体化，如图2所示，此时发生动态再结晶细化奥氏体晶粒。随后，将轴承环置于150～250℃的硝酸盐浴中进行5～10分钟的预淬火处理(如图2所示)，通过预淬火使轴承环中获得体积分数5～15％以上的细小马氏体，增加马氏体内位错等亚结构，为轴承环等温淬火中下贝氏体转变做好催化准备。

第三步：将预淬火处理的轴承环加热到200～300℃保温15～25分钟进行等温淬火(如图2所示)，使轴承环组织发生下贝氏体转变，然后在50～100℃的淬火油中等温处理5～10分钟。通过等温淬火使轴承环组织中形成马氏体和下贝氏体复相组织。

第四步：将经过等温淬火处理的轴承环在150～250℃进行1～2小时的低温回火处理，然后空冷。

第五步：通过材料学分析和力学实验测试，没有经过轧制成形直接进行预淬火处理获得的轴承环经过冲击断裂实验微观形貌如图3所示，图中呈现出大量晶界断裂的撕裂棱；轧制成形预淬火处理获得的轴承环冲击断裂形貌如图4所示，图中呈现出许多塑性变形的细小韧窝。

传统的淬火+回火处理、预淬火+等温淬火+回火(源于王建利研究结论)、轧制成形+多温淬回火(预淬火+等温淬火+回火，本发明工艺方法)获得轴承环的冲击功和断裂韧性如表1所示。从表1可知，基于上述步骤，通过轴承环轧制成形+多温淬回火(预淬火+等温淬火+回火)工艺可以显著提高轴承环的冲击功和断裂韧性。

表1

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。