CN101343747A - 一种高碳铬轴承零件表面强化热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及热处理方法，主要是一种高碳铬轴承零件表面强化热处理方法，具体步骤如下：(1)、碳氮共渗处理：GCr15轴承零件在温度830～850℃，辅以0.95～1.2C％的碳势、0.2～0.4m3/h的氨气进行碳氮共渗6～8小时后淬油；(2)、高温回火：在580±10℃进行1.5～2.5小时高温回火，出炉空冷；(3)、在0.95～1.2C％的碳势、0.2～0.4m3/h氨气、820±10℃保护气氛下进行常规二次淬回火。本发明的有益效果是：通过该方法使零件表面获得0.4～0.65mm的渗层，不低于20％的残余奥氏体量，12～13级超细化的晶粒度及500倍光镜下难以分辨的细小均匀的碳氮化合物，提高轴承在污染润滑环境下的耐磨性及抗滚动接触疲劳寿命。
Description
所属技术领域
本发明涉及金属材质零件的表面强化热处理方法，主要是一种高碳铬轴承零件表面强化热处理方法。
背景技术
工作于污染润滑环境中的轴承，其相接触的滚动面之间受到各种类型的硬碎屑的挤压，在旋转的轴承滚道上产生凹坑，在较大的交互载荷作用下，凹坑边缘形成非常大的接触应力，加速了疲劳破坏的发生，因此使用寿命较短。
目前国内生产的真空脱氧轴承钢中的氧含量平均在10～12ppm左右，江阴兴澄钢厂及上钢五厂生产的连铸轴承钢材料中的氧含量平均在6～8ppm，接近国外的先进水平。但由于氧含量的大幅度降低，钢中非金属夹杂物的数量大大的减少，在这种情况下，以往没有引起人们高度重视的碳化物颗粒大小、分布状况对轴承寿命的影响显现出来。碳化物的硬度很高，在常规的热处理淬回火后，只有0.55％左右的碳含量溶入基体中，其余的碳以残留碳化物的形式存在。经国外研究表明，均匀、细小、弥散分布的碳化物能提高轴承的耐磨性和使用寿命，如果碳化物颗粒过于粗大，形状不规则，其作用类似脆性的非金属夹杂物，对轴承的寿命起着严重的破坏影响。而国内钢厂在轴承钢生产过程中，由于设备和工艺等方面原因，导致生产的轴承钢中碳化物的颗粒较大，而且分布不均匀，部分碳化物带状和网状现象严重，甚至经常发现有碳化物严重堆积存在，严重影响着轴承的使用寿命和可靠性。
此外，国外许多研究资料也表明，轴承零件表面不低于20％的残余奥氏体含量能降低轴承在污染润滑环境中裂纹的形成及扩展，超细化的晶粒度能大幅提高材料的力学性能，降低工作表面裂纹形成及扩展速度从而提高轴承的使用寿命。
发明内容
本发明的目的主要是克服上述技术的不足，而提供了一种高碳铬轴承零件表面强化热处理方法，通过该方法使零件表面获得0.4～0.65mm的渗层，不低于20％的残余奥氏体量，12～13级超细化的晶粒度及500倍光镜下难以分辨的细小均匀的碳氮化合物，提高轴承在污染润滑环境下的耐磨性及抗滚动接触疲劳寿命。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案。这种高碳铬轴承零件表面强化热处理方法，具体步骤如下：
(1)、碳氮共渗处理：GCr15轴承零件在温度830～850℃，辅以0.95～1.2C％的碳势、0.2～0.4m3/h的氨气进行碳氮共渗6～8小时后淬油；
(2)、高温回火：在580±10℃进行1.5～2.5小时高温回火，出炉空冷；
(3)、在0.95～1.2C％的碳势、0.2～0.4m3/h氨气、820±10℃保护气氛下进行常规二次淬回火。
所述的常规二次淬回火是：在0.95～1.2C％的碳势、0.2～0.4m3/h氨气、820±10℃保护气氛下进行碳氮共渗25-45分钟后淬油，然后在160℃-190℃进行3-5小时回火。
本发明的有益效果是：1、表面及心部硬度符合JB/T1255-2001标准；2、渗层深度：保证成品0.15～0.5mm；3、渗层残余奥氏体含量：≥20％，心部残余奥氏体≤8％；4、渗层碳化物网状组织不超过2.0级；5、依据JB/T50013-2000《滚动轴承寿命及可靠性试验规程》、JB/T50093-1997《滚动轴承寿命及可靠性试验评定方法》，轴承寿命稳定达到计算寿命4倍以上，可靠度达98.5％。在污染润滑环境下(N32机械油中加入200mg/L的铸钢(球形、其中10％要求铸钢直径为φ0.1mm～φ0.18mm，90％要求铸钢直径≤φ0.05mm以下，HV700～800)比常规产品的试验寿命高5～8倍。
具体实施方式
下面结合实例对本发明进一步说明。
这种高碳铬轴承零件表面强化热处理方法，具体步骤如下：
(1)、碳氮共渗处理：GCr15轴承零件在温度830～850℃，辅以0.95～1.2C％的碳势、0.2～0.4m3/h的氨气、50～150Pa炉压进行碳氮共渗6～8小时后淬油，所述碳势就是热处理炉内气氛中的含碳量；在零件表面形成不低于20％的残余奥氏体含量、碳氮化合物、0.4～0.65mm的渗层，同时消除表面原始粗大的碳化物颗粒。
(2)、高温回火：在580±10℃进行1.5～2.5小时高温回火，出炉空冷；不仅消除一次淬火粗大组织，为二次淬火细化心部组织作准备，使二次淬火组织能稳定达到JB/T1255-2001标准要求。同时能使表面渗层中析出大量细小均布的碳氮化合物，这些化合物在二次加热淬火后大量被保留下来，提高轴承表面的耐磨性；再者其能在二次加热时有效阻止奥氏体晶粒的涨大，从而获得超细化的晶粒度，提高材料的疲劳寿命、断裂韧性、抗冲击性能等。
(3)、在0.95～1.2C％的碳势、0.2～0.4m3/h氨气、820±10℃保护气氛下进行常规二次淬回火；所述的常规二次淬回火是：在0.95～1.2C％的碳势、0.2～0.4m3/h氨气、820±10℃保护气氛下进行碳氮共渗25-45分钟后淬油，然后在160℃-190℃进行3-5小时回火。该工艺处理使零件表面在获得不低于20％残余奥氏体含量的同时，心部残余奥氏体量与P4级冷处理轴承含量相当，从而大大提高产品尺寸稳定性，这不仅有利于替代在污染环境下的精密轴承的热处理工艺，还可替代中型薄壁产品的热处理工艺。
本发明公开了一种高碳铬轴承零件表面特殊强化、组织细化热处理工艺方法，将高碳铬轴承零件经碳氮共渗，再经高温回火、二次淬回火特殊强化热处理工艺，使零件表面获得一定深度渗层、一定量的残余奥氏体量、超细的晶粒度及大量细小均布的碳氮化合物，提高轴承在污染润滑环境下的耐磨性及抗滚动接触疲劳寿命。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (2)
1.一种高碳铬轴承零件表面强化热处理方法，其特征是：具体步骤如下：
(1)、碳氮共渗处理：GCr15轴承零件在温度830～850℃，辅以0.95～1.2C％的碳势、0.2～0.4m3/h的氨气进行碳氮共渗6～8小时后淬油；
(2)、高温回火：在580±10℃进行1.5～2.5小时高温回火，出炉空冷；
(3)、在0.95～1.2C％的碳势、0.2～0.4m3/h氨气、820±10℃保护气氛下进行常规二次淬回火。
2.根据权利要求1所述的高碳铬轴承零件表面强化热处理方法，其特征是：所述的常规二次淬同火是：在0.95～1.2C％的碳势、0.2～0.4m3/h氨气、820±10℃保护气氛下进行碳氮共渗25-45分钟后淬油，然后在160℃-190℃进行3-5小时回火。
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