CN115505718A - 一种用于轴承套圈残余奥氏体控制的复合热处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于轴承套圈残余奥氏体控制的复合热处理方法，包括以下步骤：步骤S1、马氏体淬火；步骤S2、低温冷处理；风冷后接着进行低温冷冻处理；步骤S3、一阶回火；步骤S4、二阶回火；步骤S5、出炉空冷至室温。本发明提供的热处理方法解决了淬火后单纯的深冷处理来降低残余奥氏体导致轴承使用性能降低的问题，也避免了直接采用高温回火导致的硬度低的问题，所获得的轴承产品表面硬度高，残余奥氏体含量低，可应用于精密机床主轴轴承等高精密轴承产品的生产制造。
Description
技术领域
本发明涉及轴承热处理技术，具体是一种用于轴承套圈残余奥氏体控制的复合热处理方法。
背景技术
轴承是机械行业关键零部件之一。目前，国产的精密机床主轴轴承，其质量与日本、欧美等先进国家相比，在使用寿命、可靠性、承载能力等方面存在较大差距。提高精密机床主轴轴承产品的高转速、高精度保持性、高可靠性，对国产高档数控机床整机性能的提升起到至关重要的作用。精密机床主轴轴承质量体现在热处理方面，主要是轴承热处理后需保持高硬度（62-66HRC）、低残余奥氏体（≤3％）的复合技术要求。而国内高碳铬轴承钢常规热处理后硬度58-63HRC，残余奥氏体含量在9％-15％之间，难以达到高精密轴承轴承热处理后高硬度、低残余奥氏体的复合技术要求。
目前，国内高碳铬轴承钢降低残余奥氏体最常用的方法有两种：1、淬火后增加冷处理；2、进行高温回火。由于冷处理消除残余奥氏体的作用有限，所以普遍采用高温回火的方法进行降低残余奥氏体。但轴承硬度要求为58-63HRC，经高温回火后硬度普遍下降，经200-250℃回火后，硬度会降低至56-58HRC，想达到技术要求的62-66HRC，基本无法实现。因此，精密机床主轴轴承的热处理难点是如何在降低残余奥氏体的前提下，保证高硬度。
现有金属材料的热处理技术中，也有采用深冷处理加高温回火的方法，如专利CN201310291288.8，一种低温镍钢的热处理淬火深冷处理方法，但这种方法目前仅应用于其他金属制品，主要是提高金属材料在常温或者低温下的强度和韧性。而在轴承行业中，精密机床主轴轴承的工作状态通常处于高转速，会产生一定的工作温度，因此，这种方法并不适用于轴承产品，并且，经过实际验证，采用深冷处理加高温回火，硬度仍然无法达到62-66HRC的高硬度要求。
发明内容
针对背景技术提出的问题，本发明的目的就是提供一种用于轴承套圈残余奥氏体控制的复合热处理方法，通过冷处理与不同温度回火后的复合热处理作用，实现高硬度、低残余奥氏体的复合热处理技术要求。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于轴承套圈残余奥氏体控制的复合热处理方法，包括以下步骤：
步骤S1、马氏体淬火；采用高碳铬轴承钢棒料，加工成轴承零件，对轴承零件进行马氏体淬火，加热温度为Ac1～Accm之间，保温55min～65min，保温结束后，立刻在介质中冷却，冷却至介质温度时出介质风冷；
步骤S2、低温冷处理；轴承零件风冷至室温时进行低温冷冻处理，冷却温度-120℃，时间2h；通过低温冷处理后，使得淬火后残余的奥氏体继续转变生成马氏体，一可以提高零件硬度，二可以降低残余奥氏体的含量；
步骤S3、一阶回火；冷冻处理后，自然升温至室温，然后在回火炉中将轴承零件加热至180-190℃温度，保温时间3±0.5h；这一步骤的作用在于，使之前淬火冷却生成的淬火马氏体和冷处理时残余奥氏体转变的淬火马氏体转变为回火马氏体，降低内应力、提高韧性的同时保持了较高的硬度；
步骤S4、二阶回火；在回火炉中继续将轴承零件加热至215-225℃温度，保温时间6±0.5h；这一步骤的作用在于，使剩余未转变的残余奥氏体在高温下进一步转变为下贝氏体，降低残余奥氏体的同时进而再次提高零件的硬度；
步骤S5、出炉空冷至室温。
所述步骤S2中使用的介质为150-180℃的盐类或者50-80℃的油类。
所述步骤S3中，自然升温至室温后，直接入回火炉回火。
本发明与现有技术相比具有以下效果：采用低温冷处理和双阶回火工艺来控制残余奥氏体，在降低残余奥氏体的同时保持了较高的硬度，且剩余未转变的部分残余奥氏体在高温下进一步转变为下贝氏体，下贝氏体比马氏体具有更高的冲击韧性、断裂韧性和尺寸稳定性，因此，既解决了淬火后单纯的深冷处理来降低残余奥氏体导致轴承使用性能降低的问题，也避免了直接采用高温回火导致的硬度低的问题。
附图说明
图1为本发明实施例1的工艺曲线图。
图2为本发明实施例2的工艺曲线图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图及实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
采用直径φ120mm的GCr15棒料，加工成外径φ250mm轴承套圈，对轴承套圈进行热处理，工艺步骤如下：
步骤S1、马氏体淬火；加热温度至845℃，保温60min，保温结束后，立刻在170℃盐中冷却，冷却至介质温度时出介质风冷；
步骤S2、低温冷处理；风冷至室温时，接着进行低温冷冻处理，冷却温度-120℃，时间2h；
步骤S3、一阶回火；冷冻处理后，自然升温至室温，然后在回火炉中将轴承零件加热至185℃，保温3.5h；
步骤S4、二阶回火；在回火炉中继续将轴承零件加热至220℃温度，保温时间6.5h；
步骤S5、出炉空冷至室温。
经检测，实施例1得到的轴承套圈表面硬度为62.8HRC，残余奥氏体1.75%，符合预期要求。
实施例2：
采用直径φ80mm的GCr15棒料，加工成外径φ175mm轴承套圈，对轴承套圈进行热处理，工艺步骤如下：
步骤S1、马氏体淬火；加热温度至840℃，保温60min，保温结束后，立刻在65℃油中冷却，冷却至介质温度时出介质风冷；
步骤S2、低温冷处理；风冷至室温时，接着进行低温冷冻处理，冷却温度-120℃，时间2h；
步骤S3、一阶回火；冷冻处理后，自然升温至室温，然后在回火炉中将轴承零件加热至180℃，保温3h；
步骤S4、二阶回火；在回火炉中继续将轴承零件加热至215℃温度，保温时间5.5h；
步骤S5、出炉空冷至室温。
经检测，实施例2得到的轴承套圈表面硬度为62.3HRC，残余奥氏体2.12%，符合预期要求。
根据以上实施例，可以证实本发明提供的热处理方法解决了淬火后单纯的深冷处理来降低残余奥氏体导致轴承使用性能降低的问题，也避免了直接采用高温回火导致的硬度低的问题，所获得的轴承产品表面硬度高，残余奥氏体含量低，可应用于精密机床主轴轴承等高精密轴承产品的生产制造。
本发明未详述部分为现有技术。
Claims (3)
1.一种用于轴承套圈残余奥氏体控制的复合热处理方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤S1、马氏体淬火；采用高碳铬轴承钢棒料，加工成轴承零件，对轴承零件进行马氏体淬火，加热温度为Ac1～Accm之间，保温55min～65min，保温结束后，立刻在介质中冷却，冷却至介质温度时出介质风冷；
步骤S2、低温冷处理；轴承零件风冷至室温时进行低温冷冻处理，冷却温度-120℃，时间2h；
步骤S3、一阶回火；冷冻处理后，自然升温至室温，然后在回火炉中将轴承零件加热至180-190℃温度，保温时间3±0.5h；
步骤S4、二阶回火；在回火炉中继续将轴承零件加热至215-225℃温度，保温时间6±0.5h；
步骤S5、出炉空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的一种用于轴承套圈残余奥氏体控制的复合热处理方法，其特征是：所述步骤S2中使用的介质为150-180℃的盐类或者50-80℃的油类。
3.根据权利要求1所述的一种用于轴承套圈残余奥氏体控制的复合热处理方法，其特征是：所述步骤S3中，自然升温至室温后，直接入回火炉回火。
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