CN110814644B - 一种高强度奥氏体钢球 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度奥氏体钢球，淬火工序包括如下操作步骤：A10)、第一级热处理，其操作过程为：通过斜坡式加热器将淬火炉腔升温至第一热处理温度600‑650℃，保持在该第一热处理温度下100‑120分钟，斜坡式加热器停止加热，然后将淬火炉腔中的钢球取出并自然冷却至室温；A20)、中间冷却；A30)、第二级热处理；A40)、表面高温处理，其操作过程为：将淬火炉腔的温度预先设置在900‑1100℃，将钢球置于淬火炉腔中进行高温表面烧结，烧结时间不超过5分钟；本发明在保持奥氏体钢球的优异塑性、韧性的前提下，通过对淬火工序的创新性改进有效提高了奥氏体钢球的表面强度，最终有效提升了本发明的加工良品率。

Description

一种高强度奥氏体钢球

技术领域

本发明属于钢球制造领域，具体涉及了一种高强度奥氏体钢球。

背景技术

钢球是重要的基础零部件，尤其是精密工业钢球在国民经济发展中起着巨大作用。其中，奥氏体钢球是钢球的重要形式。奥氏体钢球具有优异的塑性和韧性，但其强度较低，而且在热处理后的冷却过程中容易发生内部热应力而发生碎裂。然而由于钢球需要非常优异的耐磨性能，因此其成型过程通常需要经过多道研磨以及多次热处理工艺，这些工艺都会进一步导致奥氏体钢球表面发生损伤或钢球整体产生裂纹的问题，因而奥氏体钢球的加工成型良品率一直较为低下。

为了改善奥氏体钢球的加工成型效果，授权公告号为CN10572907B的授权发明专利公开了一种高精度奥氏体不锈钢钢球的加工方法，，包括切材、冷墩、光球、砂轮磨削、初研、外观分选、二研、超细研、分选、包装。在奥氏体不锈钢钢球在砂轮磨削工序混入相同尺寸、热处理后的高碳钢钢球，能够有效提高奥氏体不锈钢钢球的精度。然而该方法主要是采用高碳钢钢球作为辅助介质来改善成品奥氏体不锈钢钢球的表破损率，会增加了后续分选工序，分选工序不仅增加了加工时间，同时分选设备昂贵，较大程度地增加了奥氏体钢球的加工成本。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高强度奥氏体钢球，在保持奥氏体钢球的优异塑性、韧性的前提下，通过对淬火工序的创新性改进有效提高了奥氏体钢球的表面强度，最终有效提升了本发明的加工良品率。

本发明采用的技术方案如下：

一种高强度奥氏体钢球，其加工方法包括棒料裁切、冷镦、光磨、淬火、硬磨、精研工序，所述淬火工序包括如下操作步骤：

A10)、第一级热处理，其操作过程为：将完成光磨后的钢球置于淬火炉腔中，所述淬火炉腔设有斜坡式加热器，通过斜坡式加热器将淬火炉腔升温至第一热处理温度600-650℃，保持在该第一热处理温度下100-120分钟，斜坡式加热器停止加热，然后将淬火炉腔中的钢球取出并自然冷却至室温；

A20)、中间冷却，其操作过程为：将钢球置于冷却设备中，所述冷却设备设有斜坡式冷却器，通过斜坡式冷却器将冷却设备的冷却腔体冷却至-10℃以下，并保持在该冷却温度100-120分钟，斜坡式冷却器停止冷却，然后将冷却腔体中的钢球取出在室温下放置50-60分钟；

A30)、第二级热处理，其操作过程为：将钢球再次置于淬火炉腔中，通过斜坡式加热器将淬火炉腔升温至第二热处理温度800-850℃，保持在该第二热处理温度下50-60分钟，斜坡式加热器停止加热，同时将淬火炉腔急速冷却降温至第三热处理温度200-300℃，保持在该第三热处理温度下50-60分钟，然后将淬火炉腔中的钢球取出并自然冷却至室温；

A40)、表面高温处理，其操作过程为：将淬火炉腔的温度预先设置在900-1100℃，将钢球置于淬火炉腔中进行高温表面烧结，烧结时间不超过5分钟。

优选地，所述步骤A20)的冷却温度范围为-20℃至-15℃。

优选地，所述步骤A40)的烧结时间为1-3分钟。

优选地，所述奥氏体钢球的外径为5-20mm。

优选地，采用空气或水或油作为冷却介质对所述淬火炉腔进行急速冷却。

本发明在通过对奥氏体材料结构进行研究分析后，通过试验验证后发现，当奥氏体钢球在斜波式加热环境下进行加热，同时设置较低温度的热处理后进行低温冷却，该工序的选择使得奥氏体钢球内部得到均匀晶体组织改善，提高加工强度，同时不会发生内部碎裂而导致整体发生裂纹的缺陷，在实现了对奥氏体钢球的基础结构改善下，再进行常规的淬火处理，使得钢球内部强度得到进一步整体增强，最后通过表面高温处理，可以有效对奥氏体钢球表面进行高温硬质钝化，可明显提高其表面硬度和强度，确保奥氏体钢球在后续进行硬磨、精研工序时不会由于强度可发生表面破损，经试验验证，本发明通过对淬火工序的如上创新改进，有效提高了至少30％的奥氏体钢球加工良品率。

附图说明

附图1是本发明具体实施方式下高强度奥氏体钢球的淬火工序操作步骤框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

一种高强度奥氏体钢球，其加工方法包括棒料裁切、冷镦、光磨、淬火、硬磨、精研工序，成型后的钢球外径范围为5-20mm，本申请在实施时，所采用的棒料裁切、冷镦、光磨、硬磨、以及精研工序可以直接采用现有技术实施，这些都属于钢球加工工艺中的公知常识，也不作为本发明的创新技术内容，因此，本实施例不具体开展说明。

请结合参见图1所示，本实施例所采用的淬火工序包括如下操作步骤：

A10)、第一级热处理，其操作过程为：

将完成光磨后的钢球置于淬火炉腔中，淬火炉腔设有斜坡式加热器，通过斜坡式加热器将淬火炉腔升温至第一热处理温度630℃，保持在该第一热处理温度下100分钟，斜坡式加热器停止加热，然后将淬火炉腔中的钢球取出并自然冷却至室温；

A20)、中间冷却，其操作过程为：

将钢球置于冷却设备中，冷却设备设有斜坡式冷却器，通过斜坡式冷却器将冷却设备的冷却腔体冷却至-15℃，并保持在该冷却温度100分钟，斜坡式冷却器停止冷却，然后将冷却腔体中的钢球取出在室温下放置50分钟；

A30)、第二级热处理，其操作过程为：

将钢球再次置于淬火炉腔中，通过斜坡式加热器将淬火炉腔升温至第二热处理温度800℃，保持在该第二热处理温度下55分钟，斜坡式加热器停止加热，同时采用空气或水或油作为冷却介质对淬火炉腔进行急速冷却，将淬火炉腔急速冷却降温至第三热处理温度250℃，保持在该第三热处理温度下50-60分钟，然后将淬火炉腔中的钢球取出并自然冷却至室温；具体地，在本实施方式中，淬火炉腔的所采用的冷却介质为空气冷却；

A40)、表面高温处理，其操作过程为：将淬火炉腔的温度预先设置在900-1100℃，将钢球置于淬火炉腔中进行高温表面烧结，烧结时间不超过5分钟，具体优选地，在本实施方式中，烧结时间设置在2分钟。

本实施例在通过对奥氏体材料结构进行研究分析后，发现当将奥氏体钢球在斜波式加热环境下进行加热，同时设置较低温度的热处理后进行低温冷却，该工序的选择使得奥氏体钢球内部得到均匀晶体组织改善，提高加工强度，同时不会发生内部碎裂而导致整体发生裂纹的缺陷，在实现了对奥氏体钢球的基础结构改善下，再进行常规的淬火处理，使得钢球内部强度得到进一步增强，最后通过表面高温处理，可以有效对奥氏体钢球表面进行高温硬质钝化，可有效提高其表面硬度和强度，确保奥氏体钢球在后续进行硬磨、精研工序时不会由于强度可发生表面破损。

为了验证本申请的实施技术效果，本申请人分别设置了对比实施例：

本申请实施例：采用本实施例以上所述的棒料裁切、冷镦、光磨、淬火、硬磨、精研工序制备得到300只奥氏体钢球，通过人工进行外观分选，无表面破损钢球，发生裂纹的钢球为2只。

对比例：采用与实施例1相同的技术方案，区别在于，淬火工艺采用常规的二级回火热处理工艺，同样制备得到300只奥氏体钢球，通过人工进行外观分选，表面破损钢球为10只，发生裂纹的钢球为8只。

本实施例通过对淬火工序的如上创新改进，显著提高本实施例奥氏体钢球的加工良品率。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种高强度奥氏体钢球，其加工方法包括棒料裁切、冷镦、光磨、淬火、硬磨、精研工序，其特征在于，所述淬火工序包括如下操作步骤：

A10)、第一级热处理，其操作过程为：将完成光磨后的钢球置于淬火炉腔中，所述淬火炉腔设有斜坡式加热器，通过斜坡式加热器将淬火炉腔升温至第一热处理温度600-650℃，保持在该第一热处理温度下100-120分钟，斜坡式加热器停止加热，然后将淬火炉腔中的钢球取出并自然冷却至室温；

A20)、中间冷却，其操作过程为：将钢球置于冷却设备中，所述冷却设备设有斜坡式冷却器，通过斜坡式冷却器将冷却设备的冷却腔体冷却至-10℃以下，并保持在该冷却温度100-120分钟，斜坡式冷却器停止冷却，然后将冷却腔体中的钢球取出在室温下放置50-60分钟；

A30)、第二级热处理，其操作过程为：将钢球再次置于淬火炉腔中，通过斜坡式加热器将淬火炉腔升温至第二热处理温度800-850℃，保持在该第二热处理温度下50-60分钟，斜坡式加热器停止加热，同时将淬火炉腔急速冷却降温至第三热处理温度200-300℃，保持在该第三热处理温度下50-60分钟，然后将淬火炉腔中的钢球取出并自然冷却至室温；

A40)、表面高温处理，其操作过程为：将淬火炉腔的温度预先设置在900-1100℃，将钢球置于淬火炉腔中进行高温表面烧结，烧结时间不超过5分钟。

2.根据权利要求1所述的高强度奥氏体钢球，其特征在于，所述步骤A20)的冷却温度范围为-20℃至-15℃。

3.根据权利要求1所述的高强度奥氏体钢球，其特征在于，所述步骤A40)的烧结时间为1-3分钟。

4.根据权利要求1所述的高强度奥氏体钢球，其特征在于，所述奥氏体钢球的外径为5-20mm。

5.根据权利要求1所述的高强度奥氏体钢球，其特征在于，在所述步骤A30)中，采用空气或水或油作为冷却介质对所述淬火炉腔进行急速冷却。

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