CN106191756A - 一种提高轴承套圈磨损性能的热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高轴承套圈磨损性能的热处理工艺，按以下步骤进行：先进行氧氮共渗，在炉中将温度升高到450~510℃，恒温30~90min，同时通氮气换气，在恒温换气后期通入氨气，氨气流量0.2~0.4m3/h，实现恒温换气；继续通入氨并通入氧气，氧流量为40~240ml/min，控制氧气流量为氨气流量的2%~5%，控制氨气分解率在15%~35%，在炉内温度为450~510℃下，强渗3~5h；气体成分同强渗，氨分解率控制在30%~90%，控制炉内温度在510~570℃，扩散5~15h；之后进行淬火，先随炉加热至温度830~860℃后加热30~55min；再投入油温为50~110℃的油中油淬10~30min；出油冷却到室温之后在温度为‑70~‑100℃，保持时间2~4h下冷冻处理，最后进行回火，回火温度为150~200℃。本发明具有增加渗氮的速度，耐磨性和抗回火性能好的优点。

Description

一种提高轴承套圈磨损性能的热处理工艺
技术领域
本发明涉及金属材料热处理技术领域，确切的说是提高轴承套圈磨损性能的热处理工艺。
背景技术
轴承在工作中采用带有固相颗粒的泥水润滑，这些固相颗粒在机械作用下，引起钢球表面和轴承的磨粒磨损、表面塑性变形及钢球材料脆性剥落。磨粒磨损的机理是磨粒的犁沟作用，是微观的切削过程。
轴承的工作条件恶劣，载荷波动大，冲击载荷大，振动剧烈，润滑条件差。在常规情况下，采用常规马氏体淬火，一定程度上提高了冲击性能，但是耐磨性能仍然较差。
发明内容
本发明发明目的：为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种能够有效提高轴承套圈表面硬度，改善轴承表面的耐磨性的轴承套圈热处理工艺。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种提高轴承套圈磨损性能的热处理工艺，其特征在于，按以下步骤进行：
①氧氮共渗；
a、恒温换气，在炉中将温度升高到450~510℃，恒温30~90min，同时通氮气换气，在恒温换气后期通入氨气，氨气流量0.2~0.4m3/h；
b、强渗，继续通入氨并通入氧气，氧流量为40~240ml/min，控制氧气流量为氨气流量的2%~5%，控制氨气分解率在15%~35%，在炉内温度为450~510℃下，强渗3~5h；
c、扩散，气体成分同第二步，氨分解率控制在30%~90%，控制炉内温度在510~570℃，扩散5~15h；
②淬火；
a、加热，随炉加热至温度830~860℃后加热30~55min；
b、油淬，油温为50~110℃，油淬时间为10~30min；出油冷却到室温；
c、冷冻处理，在温度为-70~-100℃，保持时间2~4h下冷冻处理，最后进行回火，回火温度为150~200℃。
通过采用上述技术方案，采用了新的渗氮工艺，少量氧的加入增加钢材表面对[N]的吸附速度，增加了渗氮的速度，特别是氮化的前期，通过改变气氛以及改变氨的分解率，能够控制表面白亮层的形成深度。在渗氮后的重新淬火加热过程中，轴承表面的渗氮层在650℃左右开始分解，700℃完全分解，表面层的氮原子损失掉一部分，剩余的氮原子向内扩散，溶入到奥氏体晶格内，冷却后形成含氮马氏体。氮固溶进奥氏体内起到了强化作用使含氮马氏体硬度显著提高。另外，形成的含氮马氏体能够有效提高零件的抗回火性，使轴承保持长时间的硬度。
下面结合附图对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明热处理工艺流程图；
图2a为本发明实施例一与常规工艺下工件表面硬度随深度变化图；
图2b为本发明实施例二与常规工艺下工件表面硬度随深度变化图；
图2c为本发明实施例三与常规工艺下工件表面硬度随深度变化图；
图3为本发明实施例与常规工艺下的硬度随回火温度变化曲线图；
图4为本发明实施例与常规工艺下的工件磨损量柱状图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例一；
如图1所示为本发明工艺流程，按以下步骤进行：①氧氮共渗；恒温换气，在炉中将温度升高到480℃，恒温30min，同时通氮气换气，在恒温换气后期通入氨气，氨气流量0.2m³/h；控制氧流量是80ml/min条件下，480℃强渗5小时，氨气分解率18%，550℃扩散14小时，氨气分解率35%，形成表面白亮层30μm，扩散层0.27mm，表面硬度≥700HV；
②淬火；随炉加热至温度840℃后保持50min，然后油淬，油温55℃，油淬时间15min，出油冷却到室温后冷冻处理，冷处理温度为-70℃，时间为2.5h，最后进行180℃回火，回火时间为4h。
对所得工件进行硬度检测，所得结果如图2a所示。
实施例二；
如图1所示为本发明工艺流程，按以下步骤进行：①氧氮共渗；恒温换气，在炉中将温度升高到500℃，恒温60min，同时通氮气换气，在恒温换气后期通入氨气，氨气流量0.3m³/h；控制氧流量是220ml/min条件下，500℃强渗4小时，控制氨气分解率20%，570℃扩散10小时，控制氨气分解率45%，形成表面白亮层25μm，扩散层0.34mm，表面硬度≥680HV；
②淬火；随炉加热至温度860℃后保持35min，然后油淬，油温80℃，油淬时间20min，出油冷却到室温后冷冻处理，冷处理温度为-80℃，时间为2h，最后进行200℃回火，回火时间为4h。
对所得工件进行硬度检测，所得结果如图2b所示。
实施例三；
如图1所示为本发明工艺流程，按以下步骤进行：①氧氮共渗；恒温换气，在炉中将温度升高到490℃，恒温90min，同时通氮气换气，在恒温换气后期通入氨气，氨气流量0.4m³/h；控制氧流量是200ml/min条件下，490℃强渗5小时，氨气分解率33%，520℃扩散8小时，氨气分解率80%，形成表面白亮层27μm，扩散层0.25mm，表面硬度≥710HV；
②淬火；随炉加热至温度830℃后保持40min，然后油淬，油温110℃，油淬时间28min，出油冷却到室温后冷冻处理，冷处理温度为-100℃，时间为3.5h，最后进行155℃回火，回火时间为4h。
对所得工件进行硬度检测，所得结果如图2c所示。
对上述3个实施例所得工件进行随回火温度下的硬度检测，所得结果如图3所示；对上述3个实施例所得工件进行耐磨性检测，所得结果如图4所示。本发明的工艺能够显著提高轴承的表面硬度、抗回火性能和耐磨损性能。本发明的工艺下轴承的渗层可以达到0.8mm，表面硬度可以提高2HRC以上，抗磨损性能提高30%以上。

Claims (1)

1.一种提高轴承套圈磨损性能的热处理工艺，其特征在于，按以下步骤进行：
①氧氮共渗；
a、恒温换气，在炉中将温度升高到450~510℃，恒温30~90min，同时通氮气换气，在恒温换气后期通入氨气，氨气流量0.2~0.4m3/h；
b、强渗，继续通入氨并通入氧气，氧流量为40~240ml/min，控制氧气流量为氨气流量的2%~5%，控制氨气分解率在15%~35%，在炉内温度为450~510℃下，强渗3~5h；
c、扩散，气体成分同第二步，氨分解率控制在30%~90%，控制炉内温度在510~570℃，扩散5~15h；
②淬火；
a、加热，随炉加热至温度830~860℃后加热30~55min；
b、油淬，油温为50~110℃，油淬时间为10~30min；出油冷却到室温；
c、冷冻处理，在温度为-70~-100℃，保持时间2~4h下冷冻处理，最后进行回火，回火温度为150~200℃。
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