CN100441706C - 轴承表面高频淬火方法 - Google Patents

Abstract

高频淬火方法，用高频加热设备的感应圈与工件相对移动加热，采用与工件表面形状相似的感应圈只对工件表面加热，而且表面加热的温度要超过830℃，并以大于600℃/秒加热速度快速加热到910℃-1040℃范围内，向加热的表面喷淬火介质急速冷却淬火，冷却速度大于奥氏体临界速度。所用的感应圈是环状的空心铜管，与加热工件对应的侧壁开有向下倾斜的孔。表面产生高硬度层，耐磨性特别强，整体又具有很好的韧性、强度，而且不脆，使用寿命大大提高。

Description

轴承表面高频淬火方法

技术领域：

本发明涉及高频对零部件的表面淬火，特别是对轴承表面淬火专门工艺方法及该方法所用感应圈。

背景技术：

在已有的轴承是各种轻、重工业，用的比较广泛消耗品，因为质量上不过关、硬度低，不耐磨损，使用寿命短，浪费消耗等方面较大，其主要原因是热处理工艺上，维持多年的传统陈旧热处理方法，如：轴承钢，淬火加热温度只能局限在830℃以下，整体缓慢加热。这种方法只能造成浪费人力、物力、材力，更为严重的缓慢加热，钢件的表面，出现氧化脱碳，为此影响产品表面硬度，其结果硬度低，整体硬而脆！不耐磨，所以影响使用寿命，整体加热，整体淬火，这种传统陈旧的工艺规程，形成的轧钢机的轴承170小时就更换一次。剖开产品内外硬度基本一样，区别不大，不十分硬，变形量大，而且特别脆，如安在有震动的地方，经常出现开裂。

发明内容：

本发明就是要解决淬火的工件脆、淬火不能达到更高的表面硬度的技术问题，提供一种保证淬火工件的整体韧性、并具有很高的表面硬度的高频淬火方法。

为了解决上述问题，本发明的高频淬火方法，用高频加热设备的感应圈与工件相对移动加热，其特征在于：采用与工件表面形状相似的感应圈只对工件表面加热，而且表面加热的温度要超过830℃，并以大于600℃/秒加热速度快速加热到910℃-1040℃范围内，向加热的表面喷淬火介质急速冷却淬火，冷却速度大于形成奥氏体冷却速度。

采用与工件表面形状相似的高频加热感应圈只对工件表面加热，而且表面加热的温度要超过奥氏体区域温度范围(AC1点即723℃-830℃)，并以越快越好的加热速度加热，一般大于600℃/秒加热速度快速加热AC3点(910℃-1040℃范围)。向加热的表面喷淬火介质急速冷却，冷却速度大于形成奥氏体的冷却速度，最好是利用感应圈内的冷却液体，从被加热表面对应的感应圈侧壁孔喷出对工件被加热表面进行及时快速冷却淬火。这样在环状的空心铜管感应圈对工件加热的同时，铜管内通有的液体就作为淬火介质，不但及时冷却感应圈，而且能通过倾斜孔向工件刚被加热的位置喷射淬火介质，形成快速淬火，保证了淬火的质量。在原材料不变的情况下，改变淬火加热的温度，快速加热AC3点，然后急速冷却淬火。但淬火介质可以是多种淬火介质，如水、水溶液、乳化液、油性液体等。本发明工艺方法处理的工件，表面得到75-80％的马氏体，剩余20-25％奥氏体残体。为了保证马氏体，组织的稳定，要得到较好的机械性能，如：高的硬度、高的塑性、高的拉伸强度、韧性等，最好还及时在马氏体转变点(Mn点)左右回火，消除淬火应力，防止开裂，稳定金相组织。这种本发明的急速加热和淬火，有效地减少了变形，最终硬度高达HRC66-68。高硬层的硬度马氏体量至少75％，不磨损处残余奥氏体量20-25％，磨擦部位的硬度、抗冲击力、拉力等理化指标都不同；这样形成的工件内侧硬外侧软或者内侧软外侧硬或两侧硬内部软，具有整体很好的综合性能。处理后在同一产品内部产生不同的金相组织结构，并使需要的表面产生高硬度层，强度增大，耐磨性特别强，整体又具有很好的韧性、而且不脆，可使轴承的使用寿命提高8-10倍(轧机轴承的寿命期为170个小时，经本发明工艺处理后的轴承使用寿命可达1300-1400个小时)，可见其巨大的利润及社会效益。独特之处还在于可任意控制高硬度层的处理深度，针对不同的行业对轴承的不同需求可在0.5-3mm以上任意改变，其硬度经TUV检测已达到HRC66以上，甚至超过高速钢切割刀具的硬度。可变化的金相结构，任意控制的硬度深度。还可以广泛应用于各种机械设备的轴、套、齿轮、杆、箱的表面淬火，如前所述用在火车齿轮上，传统轴承的使用寿命170小时，用新工艺处理后的轴承可达1300-1400个小时。

本发明所用的及时淬火感应圈，有环状的空心铜管，其特征在于：空心铜管与加热工件对应的侧壁开有向下倾斜的倾斜孔。这样在环状的空心铜管对工件加热的同时，铜管内通有的液体淬火介质，不但及时冷却铜管，而且能通过倾斜孔同时向工件刚被加热的位置喷射淬火介质，形成快速淬火，保证了淬火的质量。倾斜孔最好向下倾斜20-45度，最能保证已被完全加热的部位马上得到淬火介质快速冷却。当然倾斜孔沿着空心铜管内侧壁分布，而且最好是均匀分布。

附图说明：

附图表示了本发明的一种加热方形工件的淬火感应圈结构示意图，图1是淬火感应圈结构整体示意图，图2淬火感应圈横截面剖视示意图。下面结合附图实例进一步说明本发明。

具体实施例：

实施例1、一种本发明的轴承高频淬火方法，用高频加热设备的感应圈1套在轴承内环工件表面外移动，并且与外表面形状相似的感应圈只对轴承外环表面加热，而且表面加热的温度要超过奥氏体临界温度(原AC1点)，以610℃/秒加热速度快速加热到AC3点的910℃，并急速冷却，冷却速度大于形成奥氏体冷却速度。感应圈为环状的空心铜管1，环状的空心铜管内侧壁分布开有向下倾斜的孔2。感应圈对轴承内环外表面加热的同时，铜管内通有的乳化液体淬火介质，不但及时冷却铜管，而且能通过倾斜孔，同时向工件刚被加热的位置喷射淬火介质，形成快速淬火，保证了淬火的质量。经本发明工艺方法处理后，轴承滚道表面发生高硬度、强度大、耐磨性能特别强。外侧硬层厚平均1.2mm。滚道表面硬度达到HRc66.5，与已有的产品不同的是工作表面硬而内环整体不脆。其他部位的硬度在HRc22-40，整个产品比同类产品使用寿命延长8倍。

实施例2、一种本发明的滑动轴承高频淬火方法，用淬火感应圈插入轴承内侧表面移动，并且与内侧表面形状相似的淬火感应圈只对轴承内侧表面加热，而且表面加热的温度要超过奥氏体临界温度，由原AC1点，以710℃/秒加热速度快速加热AC3点的1040℃，并急速冷却，冷却速度大于形成奥氏体冷却速度。可以采用环状的空心铜管感应圈对轴承外环加热的同时，铜管内通有的液体淬火介质，不但及时冷却铜管，而且能通过倾斜孔同时向工件刚被加热的位置喷射淬火介质，形成快速淬火，保证了淬火的质量。经本发明工艺方法处理后，轴承内侧表面发生高硬度、强度大、耐磨性能特别强，而轴承外侧保持韧性，使得整体轴承综合性能很好。内侧表面淬火硬层1.6mm。内侧表面硬度最高在HRc66.3，整体性能是硬而不脆。其他部位的硬度在HRc22-40，整个产品比同类产品使用寿命延长8倍。

实施例3、一种本发明的轴承高频淬火方法，用淬火感应圈插入轴承外环内移动，并且与内侧表面形状相似的淬火感应圈只对轴承外环内侧表面加热，而且表面加热的温度要超过奥氏体临界温度，由原AC1点，以890℃/秒加热速度快速加热AC3点的980℃，并急速冷却，冷却速度大于形成奥氏体冷却速度。可以采用环状的空心铜管感应圈对轴承外环内侧加热的同时，铜管内通有的液体淬火介质，不但及时冷却铜管，而且能通过外壁倾斜孔同时向轴承外环内侧被加热后的位置喷射淬火介质，形成快速淬火，保证了淬火的质量。经本发明工艺方法处理后，轴承滚道表面发生高硬度、强度大、耐磨性能特别强。而硬层可任意要求。淬火厚度平均在1.9mm。滚道表面硬度最高可在HRc66.1。其他部位的硬度也可以任意要求，一般还在HRc22-40，整个产品比已有的同类产品使用寿命延长9倍。

实施例4、一种本发明的轴高频淬火方法，用高频加热淬火设备的环状感应圈套在轴外，边加热边由下向上移动，与轴外侧表面形状相似的感应圈只对轴外侧表面加热，而且表面加热的温度要超过奥氏体临界温度(原AC1点)，以890℃/秒加热速度快速加热到AC3点的980℃。感应圈1铜管内通有的水淬火介质，不但及时冷却铜管，感应圈内侧壁分布开有向下倾斜孔2，这样能通过内侧壁向下倾斜孔向下倾斜喷水，向轴外刚被加热的位置喷射的水淬火介质，进行快速淬火过程，并有效形成速急冷却，冷却速度大于形成奥氏体冷却速度。经本发明工艺方法处理后，轴外表面淬火厚度平均在1.9mm。表面硬度平均在HRc66.6。内部的硬度一般还在HRc22-40，整个产品比已有的同类产品使用寿命延长10倍。

Claims (3)

1、一种轴承表面高频淬火方法，用高频加热设备的感应圈与工件相对移动加热，其特征在于：采用与工件表面形状相似的感应圈只对工件表面加热，而且表面加热的温度要超过830℃，并以大于600℃/秒加热速度快速加热到910℃-1040℃范围，向加热的表面喷淬火介质急速冷却淬火，冷却速度大于形成奥氏体临界速度。

2、如权利要求1所说的轴承表面高频淬火方法，其特征在于：在马氏体转变点进行回火。

3、如权利要求1所说的轴承表面高频淬火方法，其特征在于：向加热的表面喷淬火介质，是通过感应圈与加热工件表面相对应的侧壁斜孔，将感应圈内循环冷却介质作为淬火介质从横向向下倾斜向加热的表面喷洒。

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