一种降低轴承钢球内部组织中残余奥氏体含量的冷水处理工艺及其装置的制作方法

本发明涉及轴承钢球制造领域，具体涉及一种降低轴承钢球内部组织中残余奥氏体含量的冷水处理工艺及其装置。

背景技术：

1、在轴承钢球的制造过程中，残余奥氏体的含量对钢球的性能有着重要的影响。过高的残余奥氏体含量可能导致钢球的硬度、耐磨性等性能下降。传统的处理工艺在降低残余奥氏体含量方面存在一定的局限性，难以在保证效率的同时有效地降低残余奥氏体的含量。

2、中国发明专利cn115896403a公开的一种淬火后轴承钢球再浸润冷油后的快速回火工艺，本发明的关键工艺处理，是把淬火处理后的gcr15轴承钢球从淬火油池中取出并简单沥油15分钟左右时间后，迅速浸入另外一个油温控制在10-15摄氏度的回火油油池中再次进行冷却，冷却时间控制在18-22分钟。把经过冷油冷却后的钢球从冷油池中捞出并沥油后，快速放入回火炉中进行回火。回火油油温控制在150摄氏度左右，时间3个小时，经过冷油处理后再进行回火的gcr15轴承钢球，其内部组织中的残余奥氏体含量降低了很多，并且使淬火马氏体转变为回火马氏体，钢球的变形因素大大降低了。从而大大提高了钢球的硬度、强度、耐磨性及使用寿命等综合机械性能。

3、传统的钢球消除奥氏体通常是对钢球加热后放入冷油中进行淬火，虽然油的冷却速度相对较快，但仍有一定限度，对于轴承钢来说，奥氏体在较快的冷却速度下，更难以稳定存在，会更多地转变为其他组织。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

2、为解决上述背景技术中提出的问题，本发明采用如下的技术方案。

3、一种降低轴承钢球内部组织中残余奥氏体含量的冷水处理工艺，其特征在于，步骤如下：

4、步骤1、设备准备：准备好冷水处理所需的设备，且温度控制精度和搅拌效果满足工艺要求；

5、步骤2、加热：将轴承钢球放入加热炉中，加热至淬火温度，温度为800℃-850℃，加热过程中要确保钢球受热均匀；

6、步骤3、保温：在淬火温度下进行保温，使钢球内部组织充分奥氏体化，保温时长为30分钟；

7、步骤4、淬火冷却：迅速将钢球放入冷水中进行淬火冷却，抑制奥氏体向珠光体等其他组织的转变，从而获得马氏体组织，淬火冷却过程中可采用搅拌装置，使冷水流动，保证钢球冷却均匀，减少变形和开裂倾向；

8、步骤5、低温处理：淬火后的钢球立即放入低温冷水池中进行冷处理，温度控制在10℃以下，处理时间至少为3小时，深冷处理过程中，奥氏体在低温下会发生进一步的转变，部分奥氏体向马氏体转变，从而降低奥氏体含量，产生的油烟混合物通过风机及管道排出，冷却水的温度通过室外的冷风机进行降温循环使用；

9、步骤6、干燥：待轴承钢球冷却后，迅速捞出并沥水，将轴承钢球倒入立式高速离心干燥机中进行脱水作业；

10、步骤7、回火：冷水处理后的钢球放入回火炉中进行回火处理，回火温度为150℃-250℃，回火加热速度不宜过快，以免产生新的内应力；

11、步骤8、冷却：在回火温度下保温，使钢球内部组织进一步稳定，消除淬火和冷水处理过程中产生的内应力，提高钢球的韧性和尺寸稳定性。保温时间至少为2小时，再进行冷却，冷却速度不宜过快，以免产生新的内应力。

12、针对上述工艺，本技术还提供一种降低轴承钢球内部组织中残余奥氏体含量的冷水处理装置，包括处理箱，处理箱内通过隔断分为淬火油池和冷水池，其中淬火油池执行步骤中的淬火冷却，且冷水池执行步骤中的低温处理。

13、优选地，处理箱的上表面四角处均卡接有固定卡，固定卡外侧开设有连接孔，连接孔内螺纹连接有螺栓，螺栓端部抵接在处理箱外壁上，固定卡的上表面焊接有立柱，立柱上活动套接有横梁，横梁之间架设有齿条架板，齿条架板上滑动连接有连接架，连接架末端装配有连接板，连接板上安置有卷扬机，卷扬机一端安装有第二驱动器，卷扬机上绕卷有链条，链条尾部牵引有放置框。

14、优选地，齿条架板的上表面设有凸起，凸起内开设容纳槽，容纳槽的其中一个长度方向的侧壁等距设有锯齿，连接架的上表面安装有第一驱动器，第一驱动器的驱动端贯穿连接架并连接有齿轮，且齿轮位于容纳槽内并与锯齿啮合。

15、优选地，齿条架板的侧面开设有滑槽，且连接架的下表面对称设有滑轮，滑轮滑动连接在滑槽内。

16、优选地，连接板居中开设有放置孔，且卷扬机置于放置孔的正上方，链条通过放置孔穿过连接板延伸至处理箱内。

17、优选地，放置框的前表面开设有出料口，且出料口上通过合页连接有框门，框门的边缘处设有插销，通过插销与放置框相对固定。

18、优选地，立柱上等距开设有多个通孔，且横梁上与立柱相套接处对应的开设有插接孔，横梁侧面且位于插接孔外设置有卡板，卡板上贯穿设有插柱，插柱依次贯穿插接孔和通孔将横梁固定在立柱上，插柱上套接有弹簧，插柱上设置有凸起与弹簧一端抵触，且弹簧另一端抵接在卡板内侧，同一个横梁上的插柱端部通过螺丝共同连接有连接拉杆。

19、优选地，淬火油池的高度高于冷水池高度，且设置在处理箱的上表面四角的立柱分别位于淬火油池以及冷水池的外侧两端，设置在淬火油池以及冷水池上的立柱上表面齐平。

20、优选地，淬火油池和冷水池的外侧上端边缘处均设有托边，且处理箱上覆盖有密封罩，密封罩置于托边上，密封罩上正对淬火油池和冷水池处均开设有通风口，通风口上安装有抽风管，抽风管外接抽风机，且密封罩通过装配起重机进行吊装。

21、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

22、（1）本发明中冷油淬火后再放入冷水中，冷水的冷却速度比冷油更快。这能进一步加快钢球内部的冷却速度，使得奥氏体向马氏体的转变更加彻底，在冷水中的快速冷却可以避开奥氏体稳定存在的区域，促使奥氏体分解，在冷油淬火后，钢球内部可能还存在一定量的奥氏体，这部分奥氏体由于冷油冷却速度的限制未能完全转变，而后续的冷水淬火能够对这些残留奥氏体继续进行冷却处理，使它们继续向马氏体等稳定组织转变，从而降低钢球内部的奥氏体含量。

23、（2）本发明中冷油淬火时，钢球内部会产生一定的组织应力，当再放入冷水中淬火时，新的冷却过程会对已有的组织应力分布产生调整作用。这种应力调整有利于奥氏体的分解，因为组织应力的改变会影响原子的扩散和晶格的转变，使得奥氏体所处的能量状态发生变化，从而促使其向更稳定的组织转变，进而降低奥氏体的含量，且冷油淬火后的钢球内部组织处于一种亚稳定状态，放入冷水中后，由于冷水带来的剧烈冷却和应力变化，会为奥氏体向马氏体的转变提供更多的驱动力。这种驱动力的增加有助于克服奥氏体转变过程中的能量障碍，使得更多的奥氏体能够发生转变，最终达到降低钢球内部奥氏体的目的。

24、（3）本发明的一体化装置允许钢球在淬火油池淬火后能迅速进入冷水池进行低温处理。由于奥氏体在淬火后处于不稳定状态，在较短时间内进入下一道冷却工序，可避免奥氏体在中间过程发生部分回火或其他不利于降低奥氏体含量的组织转变。从奥氏体转变动力学角度看，连续的处理过程能够使奥氏体在合适的冷却路径下持续向马氏体转变，减少了奥氏体稳定存在的时间，从而有助于降低残余奥氏体的含量。

25、（4）本发明的淬火油池和冷水池的一体化设计使得整个冷却过程能够更精准地按照预设的冷却曲线进行。在轴承钢球淬火冷却过程中，不同的冷却阶段需要不同的冷却速度来促使奥氏体向马氏体等稳定组织转变。通过一体化装置，可以更好地调节从淬火油池到冷水池的过渡，确保奥氏体在整个冷却过程中沿着理想的奥氏体等温转变曲线进行转变，提高奥氏体向马氏体转变的效率，进而降低残余奥氏体的含量。