CN103447522A

CN103447522A - 轴承套圈材料及其制备方法

Info

Publication number: CN103447522A
Application number: CN201310353280XA
Authority: CN
Inventors: 张雷震
Original assignee: SHANGHAI YONGJIN BEARING MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI YONGJIN BEARING MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2013-08-14
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2013-12-18

Abstract

本发明公开了一种轴承套圈材料及其制备方法，其包括：碳化钨4.7～5.2wt%，优选5wt%；氮化硅1.5～2.4wt%，优选2wt%；铜17～22wt%，优选20wt%；余量为不锈钢440C，轴承套圈材料的制备方法参见说明书。由于我们高精度的角接触球轴承，普遍采用纯氮化硅,陶瓷球滚动体，HRC为80-82度左右。所以我们轴承套圈的硬度仍低于滚动体硬度，十分合适。由于轴承外圈的材料仍为440C不锈钢材料，热处理后硬度为HRC60-62度,实现了套圈材料与滚动体材料硬度梯度分布。

Description

轴承套圈材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种滚动轴承套圈材料及其制备方法。

背景技术

通常我们大量使用的高碳铬轴承钢已有几百年的历史了，现在已有的轴承制造材料也已多种多样。但是随着工业的不断发展，对轴承精度、加工方法、承载能力及使用寿命等各种要求的越益提高，传统的轴承钢材料不断经受挑战。因此合适选择或者设计轴承制造材料也变得越为重要。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种目的旨在既能满足角接触球轴承又能满足一般滚动轴承的轴承套圈材料及其制备方法。

另外，本发明的另一目的在于提供一种在轴承运转时具有减磨、耐磨和长寿命的轴承套圈材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

轴承套圈材料由下列重量百分比的组分组成：碳化钨WC4.7～5.2%；氮化硅N3Si41.5～2.4%；铜Cu17～22%；余量为不锈钢440C。

较为理想的是，轴承套圈材料由下列重量百分比的组分组成：碳化钨WC5%；氮化硅N3Si42%；铜Cu20%；余量为不锈钢440C。

轴承套圈材料的制备方法，该制备方法包括：a、混粉：将WC粉4.7～5.2%、N3Si4粉1.5～2.4%、Cu粉17～22%，余量为440C粉进行混合，形成由WC、N3Si4、Cu、440C组成的粉末混合物；b、烧结：将由WC、N3Si4、Cu、440C组成的粉末混合物经过模具压制后再放入烧结炉内，烧结温度为1450℃±10℃，保温持续10分钟±1分钟，之后随炉冷却时间为6h即可得到成品，经淬火后硬度为HRC70-75度。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

首先，由于我们高精度的角接触球轴承，普遍采用纯氮化硅（Si3N4）×陶瓷球滚动体，HRC为80-82度左右。所以我们轴承套圈的硬度仍低于滚动体硬度，十分合适。由于轴承外圈的材料仍为440C不锈钢材料，热处理后硬度为HRC60-62度。实现了套圈材料与滚动体材料硬度梯度分布。钢球硬度＞内圈硬度＞外圈硬度。

其次，并且由于我们采用了粉末冶金的工艺，材料天然的含有空隙组成，于是我们采用了真空浸油技术，使得我们的滚动轴承在运转时，再温升提高时能像含油轴承一样释发油液参与润滑，在停止运转时，温度降低时又能吸回润滑油液，极大地提高了轴承使用寿命。

再者，实践表明：我们设计的同类型轴承使用寿命早已超过滚动轴承设计的理论寿命极限，是同等条件下，是油雾润滑轴承钢轴承的5-10倍寿命，极大地延长了轴承使用寿命。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

需要说明的是，本申请中，各组分配比合计为100%。

轴承套圈材料可以由下列组分组成：碳化钨4.7～5.2wt%；氮化硅1.5～2.4wt%；铜17～22wt%；余量为不锈钢440C。

实施例1：轴承套圈材料由下列重量百分比的组分组成：碳化钨（WC）5%、氮化硅（N3Si4）2%、铜（Cu）20%、不锈钢（440C）73%，以上材料以粉末形态出现。

重量以100Kg为例：碳化钨（WC）粉末5Kg、氮化硅（N3Si4）粉末2Kg、铜（Cu）粉末20Kg、不锈钢（440C）粉末73Kg。

轴承套圈材料的制备方法，包括：

a、混粉：将WC粉5Kg、N3Si4粉2Kg、Cu粉20Kg， 440C粉73Kg进行混合，形成由WC、N3Si4、Cu、440C组成的粉末混合物；

b、烧结：将由WC、N3Si4、Cu、440C组成的粉末混合物经过模具压制后再放入烧结炉内，烧结温度为1450℃，保温持续10分钟，之后随炉冷却时间为6h即可得到成品，经淬火后硬度为HRC70-75度。

由于我们高精度的角接触球轴承，普遍采用纯氮化硅（Si3N4）。陶瓷球滚动体，HRC为80-82度左右。所以我们轴承套圈的硬度仍低于滚动体硬度，十分合适。由于轴承外圈的材料仍为440C不锈钢材料，热处理后硬度为HRC60-62度。实现了套圈材料与滚动体材料梯度分布。钢球硬度＞内圈硬度＞外圈硬度。

该轴承钢种，仅仅是针对进一步满足角接触球轴承而设计，同时也希望尽可能适用于类似的一般滚动轴承。

对于角接触球轴承套圈材料的改良，主要着眼于轴承运转时的减磨和耐磨和长寿命来考虑。

整个套圈轴承材料是在原不锈钢轴承440c的基础上增加重要合金成分来实现的。

轴承套圈材料增加了氮化硅N3Si4，旨在为了减摩。

轴承套圈材料增加了碳化物WC，旨在为了增加强度（硬度），同时也为了耐磨。

由于我们采用了粉末冶金工艺，为了避免粉末冶金的密度缺陷，故而滚加了铜Cu，为烧结液相成分。

实施例2：轴承套圈材料由下列重量百分比的组分组成：碳化钨（WC）4.8%、氮化硅（N3Si4）1.8%、铜（Cu）19%、不锈钢（440C）74.4%，以上材料以粉末形态出现。

轴承套圈材料烧结温度为1450℃，保温10min然后随炉冷却时间6h，实测淬火后硬度为HRC70-75度，取得了良好的效果。

实施例3：轴承套圈材料由下列重量百分比的组分组成：碳化钨（WC）5.2%、氮化硅（N3Si4）2.1%、铜（Cu）20.5%、不锈钢（440C）72.2%，以上材料以粉末形态出现。

经过模具压制后（模具压制成轴承套圈）放入烧结炉的烧结温度为1445℃，保温10min然后随炉冷却时间6h，实测淬火后硬度为HRC70-75度，取得了良好的效果。

实施例4：轴承套圈材料由下列重量百分比的组分组成：碳化钨（WC）5%、氮化硅（N3Si4）2.1%、铜（Cu）20.5%、不锈钢（440C）72.4%，以上材料以粉末形态出现。

烧结温度为1455℃，保温10min然后随炉冷却时间6h，实测淬火后硬度为HRC70-75度，取得了良好的效果。

烧结工艺是将粉末状物料转变为致密体，在烧结成型后得到的致密体是多晶材料。烧结工艺是在真空环境下进行。

轴承套圈的成型工艺以及所使用的模具为公知的现有技术，在此不再赘述。

Claims

1.轴承套圈材料，其特征在于，其由下列重量百分比的组分组成：

碳化钨WC 4.7～5.2%；

氮化硅N3Si4 1.5～2.4%；

铜Cu 17～22%；并且

余量为不锈钢440C。

2.根据权利要求1所述的轴承套圈材料，其特征在于，其由下列重量百分比的组分组成：

碳化钨WC 5%；

氮化硅N3Si4 2%；

铜Cu 20%；

不锈钢440C 73%。

3.一种如权利要求1～2任一所述的轴承套圈材料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：

a、混粉：将WC粉4.7～5.2%、N3Si4粉1.5～2.4%、Cu粉17～22%，余量为440C粉进行混合，形成由WC、N3Si4、Cu、440C组成的粉末混合物；

b、烧结：将由WC、N3Si4、Cu、440C组成的粉末混合物经过模具压制后再放入烧结炉内，烧结温度为1450℃±10℃，保温持续10分钟±1分钟，之后随炉冷却时间为6h即可得到成品，经淬火后硬度为HRC70-75度。