CN117467829A - 一种宽温域滚珠丝杠副及其热处理制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种宽温域滚珠丝杠副及其热处理制备工艺，滚珠丝杠副包括滚珠丝杠、滚珠螺母、返向装置和滚珠，滚珠丝杠、滚珠螺母和滚珠均是由高氮不锈钢材料制成，其中滚珠丝杠的热处理步骤包括步骤S1～S3，步骤S1调质热处理，步骤S2感应淬火，步骤S3进行后续处理，最后获得的宽温域滚珠丝杠正常使用的温度范围为‑70～400℃；另外滚珠螺母的热处理步骤包括步骤S4～S6，步骤S4调质热处理，步骤S5再次进行真空淬火，步骤S6进行后续处理，最后获得宽温域滚珠螺母正常使用的温度范围为‑70～400℃。本发明的宽温域滚珠丝杠副及其热处理制备工艺，解决现有技术中滚珠丝杠副使用温度范围较窄的问题，提高了滚珠丝杠副的承载能力、韧性和耐腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及滚珠丝杠副及其热处理制备工艺领域，具体涉及一种适用于宽温域的滚珠丝杠副及其热处理制备工艺。
背景技术
随着航空、航天传动系统高速、高载荷、耐高温、耐腐蚀及减重等一系列需求，滚珠丝杠副等传动部件作为机械装备的最重要结构部件之一，其服役工作环境十分复杂，除了承受交变循环应力、腐蚀、磨损外，使用温度尤为重要，特别是随着传递能量及速度的增大或者润滑不足，接触表面温度也随之快速升高，并且还要在盐雾、沙尘、霉菌及湿热条件下工作。为避免在使用过程中因高温、锈蚀等原因出现故障，只能早期更换传动部件，严重影响使用。
滚珠丝杠副等传动部件的材料及性能是制约传动系统性能、使用寿命和可靠性的重要因素，因此提高和稳定轴承钢的性能和质量，对于提升传动系统轴承、丝杠等滚动功能部件的使用寿命和可靠性等综合性能有重大意义。国内外都在不断进行新材料以及新工艺的开发和研究，以提高和稳定不锈轴承钢的冶金质量和性能，以满足其服役性能。目前现有技术中存在采用高氮不锈钢制备滚珠丝杠副的情形，但将其制备为滚珠丝杠副后应用的环境温度一般在-45～200℃，而随着军用滚珠丝杠副应用要求的不断提高，上述使用温度无法再继续满足，且现有技术中滚珠丝杠副性能较差，承载能力，因此有必要研发宽温域的滚珠丝杠副。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种宽温域滚珠丝杠副及其热处理制备工艺，解决现有技术中滚珠丝杠副使用温度范围较窄的问题，提高了滚珠丝杠副在-70～400℃的承载能力、韧性和耐腐蚀性能。
为了完成上述目的，本发明的宽温域滚珠丝杠副热处理制备工艺中，滚珠丝杠副包括滚珠丝杠、滚珠螺母、返向装置和滚珠，滚珠丝杠、滚珠螺母和滚珠是由高氮不锈钢(40Cr15Mo2VN)制成，其特征在于，滚珠丝杠的热处理步骤如下：
步骤S1，调质热处理，包括真空淬火和高温回火两个分步骤，具体如下：
a.真空淬火，将高氮不锈钢材料制成的滚珠丝杠室温加热至815～825℃，保温时间为65～75分钟，然后继续淬火加热温度为995～1005℃，保温时间为45～55分钟，最后进行油冷；
b.高温回火，由室温加热至715～725℃，保温时间为175～185分钟，空冷，获得滚珠丝杠基体；
步骤S2，感应淬火，对步骤S1中获得的滚珠丝杠基体进行中频感应淬火处理；
步骤S3，后续处理，对步骤S2获得的滚珠丝杠进行深冷处理和回火处理，具体如下：
a.一次深冷：室温降至温度-85～-75℃，保温时间为175～185分钟；
b.一次回火：室温加热至455～465℃，保温时间为175～185分钟，空冷；
c.二次深冷：室温降至温度-85～-75℃，保温时间为175～185分钟；
d.二次回火：室温加热至455～465℃，保温时间为175～185分钟，空冷；
最后获得的滚珠丝杠为宽温域滚珠丝杠，其正常使用温度范围为-70～400℃。
进一步的，步骤S2中，具体要求是使用环形感应器直径φ20.5，电流61A，逆变频率130KHz，起始预热1s，感应线圈移动速度135mm/分钟，丝杠旋转速度220转/分钟，加热时间随线圈移动连续加热；感应淬火水压0.18～0.22MPa，水温15～30℃，淬火冷却介质为水。
进一步的，步骤S1中调质热处理结果为所获得的滚珠丝杠基体硬度在28～32HRC范围内，步骤S3中最后获得的宽温域滚珠丝杠表面硬度在55～59HRC范围内，其硬化层深度2.0～3.0mm，芯部硬度为28～32HRC。
进一步的，步骤S1的真空淬火步骤中，将高氮不锈钢材料制成的滚珠丝杠室温加热至820℃，保温时间为70分钟，然后继续淬火加热温度为1000℃，保温时间为50分钟，最后进行油冷，高温回火步骤中，由室温加热至720℃，保温时间为180分钟，空冷。
进一步的，步骤S3的一次深冷，室温降至温度-80℃，保温时间为180分钟；一次回火，室温加热至460℃，保温时间为180分钟，空冷；二次深冷，室温降至温度-80℃，保温时间为180分钟；二次回火，室温加热至460℃，保温时间为180分钟，空冷。
进一步的，步骤S2中感应淬火中环形感应器的材质为紫铜，环形感应器中间为空心结构，一侧表面设有出水孔。
进一步的，滚珠螺母的热处理步骤如下：
步骤S4，调质热处理，包括真空淬火和高温回火两个分步骤，具体如下：
a.真空淬火，将高氮不锈钢材料制成的滚珠螺母室温加热至815～825℃，保温时间为105～115分钟，继续淬火加热温度为995～1005℃，保温时间为75～85分钟，油冷；
b.高温回火，室温加热至735～745℃，保温时间为175～185分钟，空冷；
步骤S5，再次进行真空淬火，对步骤S4中获得的滚珠螺母进行真空淬火处理，室温加热至795～805℃，保温时间为40～50分钟，继续淬火加热温度为1035～1045℃，保温时间为55～65分钟，然后油冷；
步骤S6，后续处理，对步骤S5获得的滚珠螺母进行深冷处理和回火处理，具体如下：
a.一次深冷：室温降至温度-85～-75℃，保温时间为175～185分钟；
b.一次回火：室温加热至455～465℃，保温时间为175～185分钟，空冷；
c.二次深冷：室温降至温度-85～-75℃，保温时间为175～185分钟；
d.二次回火：室温加热至455～465℃，保温时间为175～185分钟，空冷；
最后获得的滚珠螺母为宽温域滚珠螺母，其正常使用的温度范围为-70～400℃。
进一步的，步骤S4中调质热处理结果为所获得的滚珠螺母基体硬度在25～29HRC范围内，步骤S6中最后获得的宽温域滚珠螺母硬度在55～59HRC范围内。
另外，本发明还提供一种宽温域滚珠丝杠副，包括滚珠丝杠、滚珠螺母、返向装置和滚珠，滚珠丝杠、滚珠螺母和滚珠均采用高氮不锈钢(40Cr15Mo2VN)材料，滚珠丝杠通过上述步骤S1～S3的制备工艺获得，滚珠丝杠的表面硬度在55～59HRC范围内，其硬化层深度2.0～3.0mm，芯部硬度为28～32HRC，工作温度范围为-70～400℃。
此外，本发明还提供一种宽温域滚珠丝杠副，包括滚珠丝杠、滚珠螺母、返向装置和滚珠，滚珠丝杠、滚珠螺母和滚珠均采用高氮不锈钢(40Cr15Mo2VN)材料制成，滚珠螺母通过步骤S4～S6制备工艺获得，滚珠螺母硬度在55～59HRC范围内，工作温度范围为-70～400℃。
通过上述技术方案，本发明的有益效果包括：本发明的宽温域滚珠丝杠副，包括滚珠丝杠、滚珠螺母、返向装置和滚珠，其中滚珠丝杠、滚珠螺母和滚珠均采用高氮不锈钢(40Cr15Mo2VN)材料制成，滚珠丝杠只有在经过调质热处理后形成的滚珠丝杠基体的硬度在适宜范围内，在进行之后的感应淬火和后续处理后，以及滚珠螺母经过调质热处理后形成的滚珠螺母基体硬度在适宜范围内，再进行之后真空淬火和后续处理后，才可获得宽温域的滚珠丝杠副，可适应更大温度范围的工作环境，提高了滚珠丝杠副的承载能力、耐磨性和耐腐蚀性。另外本发明的滚珠丝杠副具有较高抗滑动磨损性能和较低奥氏体含量，较低的奥氏体含量可以保证尺寸的稳定性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的宽温域滚珠丝杠副的实施例一的高温承载试验曲线图。
图2是本发明的宽温域滚珠丝杠副的实施例一的低温承载试验曲线图。
具体实施方式
下面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。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例1
本实施例中滚珠丝杠副设有滚珠丝杠、滚珠螺母、返向装置和滚珠，滚珠丝杠、滚珠螺母和滚珠均采用高氮不锈钢材料(40Cr15Mo2VN)材料，其中滚珠丝杠的热处理步骤如下：步骤S1，调质热处理，包括真空淬火和高温回火两个分步骤，具体如下：a.真空淬火，将高氮不锈钢材料(40Cr15Mo2VN)制成的滚珠丝杠室温加热至820℃，保温时间为70分钟，然后继续淬火加热温度为1000℃，保温时间为50分钟，最后进行油冷；b.高温回火，由室温加热至720℃，保温时间为180分钟，空冷，获得滚珠丝杠基体；步骤S2，感应淬火，对步骤S1中获得的滚珠丝杠基体进行中频感应淬火处理，具体要求是使用环形感应器直径φ20.5，电流61A，逆变频率130KHz，起始预热1s，感应线圈移动速度135mm/分钟，丝杠旋转速度220转/分钟，加热时间随线圈移动连续加热；感应淬火水压0.18～0.22MPa，水温15～30℃，淬火冷却介质为水，本步骤中感应淬火中环形感应器的材质为紫铜，环形感应器中间为空心结构，一侧表面设有出水孔；步骤S3，后续处理，对步骤S2获得的滚珠丝杠进行深冷处理和回火处理，具体如下：
a.一次深冷：室温降至温度-80℃，保温时间为180分钟；
b.一次回火：室温加热至460℃，保温时间为180分钟，空冷；
c.二次深冷：室温降至温度-80℃，保温时间为180分钟；
d.二次回火：室温加热至460℃，保温时间为180分钟，空冷；
最后获得的高氮不锈钢(40Cr15Mo2VN)滚珠丝杠为宽温域滚珠丝杠，表面硬度在55～59HRC，硬化层深度2.0～3.0mm，芯部硬度为28～32HRC，宽温域滚珠丝杠的正常使用温度范围为-70～400℃。
对比例1
本对比例中滚珠丝杠副设有滚珠丝杠、滚珠螺母、返向装置和滚珠，滚珠丝杠的处理步骤如下：步骤S1，调质热处理，包括真空淬火和高温回火两个分步骤，具体如下：a.真空淬火，将高氮不锈钢材料制成的滚珠丝杠室温加热至1000℃，保温时间为70分钟，进行油冷；b.高温回火，由室温加热至600℃，保温时间为120分钟，空冷，获得滚珠丝杠基体，再次进行回火，室温温度为580℃，保温时间为120分钟，空冷；步骤S2，感应淬火，对步骤S1中获得的滚珠丝杠基体进行中频感应淬火处理，具体要求与实施例1相同；步骤S3，后续处理也与实施例1中的处理步骤相同，最后获得的滚珠丝杠，其正常使用的温度范围为-55～300℃。
对比例2
本对比例中滚珠丝杠副设有滚珠丝杠、滚珠螺母、返向装置和滚珠，滚珠丝杠的热处理步骤如下：步骤S1，调质热处理，与实施例1中工艺相同；步骤S2，中频感应淬火处理：对步骤S1处理的高氮不锈钢滚珠丝杠进行中频感应淬火处理，与实施例1中工艺相同；步骤S3后续处理：对步骤S2处理的滚珠丝杠进行低温处理和回火处理，具体步骤如下：
a.一次深冷：室温降至温度-80℃，保温时间为120分钟；
b.一次回火：室温加热至200℃，保温时间为180分钟，空冷；
c.二次深冷：室温降至温度-80℃，保温时间为120分钟；
d.二次回火：室温加热至200℃，保温时间为180分钟，空冷；本对比例中最后获得的滚珠丝杠的正常使用的温度范围为-45～220℃。
实施例2
本实施例中滚珠丝杠副设有滚珠丝杠、滚珠螺母、返向装置和滚珠，将高氮不锈钢材料(40Cr15Mo2VN)制成的滚珠螺母热进行处理步骤如下：步骤S4，调质热处理，包括真空淬火和高温回火两个分步骤，具体如下：a.真空淬火，将高氮不锈钢材料制成的滚珠螺母室温加热至820℃，保温时间为110分钟，继续淬火加热温度为1000℃，保温时间为80分钟，油冷；b.高温回火，室温加热至740℃，保温时间为180分钟，空冷；步骤S5，再次进行真空淬火，对步骤S4中获得的滚珠螺母进行真空淬火处理，室温加热至800℃，保温时间为45分钟，继续淬火加热温度为1040℃，保温时间为60分钟，然后油冷；步骤S6，后续处理，对步骤S5获得的滚珠螺母进行深冷处理和回火处理，具体如下：
a.一次深冷：室温降至温度-80℃，保温时间为180分钟；
b.一次回火：室温加热至460℃，保温时间为180分钟，空冷；
c.二次深冷：室温降至温度-80℃，保温时间为180分钟；
d.二次回火：室温加热至460℃，保温时间为180分钟，空冷；
最后获得的高氮不锈钢(40Cr15Mo2VN)材料滚珠螺母为宽温域滚珠螺母，硬度在55～59HRC范围内，其正常使用的温度范围为-70～400℃。
对比例3
本对比例中滚珠丝杠副设有滚珠丝杠、滚珠螺母、返向装置和滚珠，滚珠螺母的热处理步骤如下：步骤S4，调质热处理，包括真空淬火和高温回火两个分步骤，与实施例2中工艺相同；步骤S5，再次进行真空淬火，对步骤S4中获得的滚珠丝杠基体进行真空淬火处理，室温加热至800℃，保温时间为45分钟，继续淬火加热温度为1000℃，保温时间为60分钟，然后油冷；步骤S6，后续处理也与实施例2中的处理步骤相同，最后获得的滚珠螺母，其正常使用的温度范围为-55～300℃。
对比例4
本对比例中滚珠丝杠副设有滚珠丝杠、滚珠螺母、返向装置和滚珠，滚珠螺母的热处理步骤如下：步骤S4，调质热处理，包括真空淬火和高温回火两个分步骤，与实施例2中工艺相同；步骤S5，再次进行真空淬火处理：对步骤S4处理的滚珠螺母进行真空淬火处理，与实施例2中工艺相同；步骤S6后续处理：对步骤S5处理的滚螺母进行低温处理和回火处理，具体步骤如下：
a.一次深冷：室温降至温度-80℃，保温时间为120分钟；
b.一次回火：室温加热至200℃，保温时间为180分钟，空冷；
c.二次深冷：室温降至温度-80℃，保温时间为120分钟；
d.二次回火：室温加热至200℃，保温时间为180分钟，空冷；本对比例中最后获得的滚珠螺母的正常使用的温度范围为-45～220℃。
试验测试：
对上述实施例和对比例中所获得的滚珠丝杠副进行低温和高温的轴向静载荷试验，本发明中静载荷试验设备为微机控制电子万能试验机(中路昌试验机制造有限公司制造)，具体步骤如下：
高温静载荷试验设备配置专用高温试验箱，通过高温承载试验工装，在滚珠螺母上端面施加轴向静载荷。
(1)高温加载试验方法：由室温升至400℃，保温120分钟后，开始高温环境下加载试验，将滚珠丝杠副垂直放置，先加载10KN,保持10S；继续加载至19.4KN,保持10S；继续加载至25KN,保持10S，卸载。本实施例1的承载试验曲线见图1。
按照上述高温加载试验的工艺要求，试验结束后迅速从高温箱内取出试验件，首先检验高温条件下滚珠丝杠副的运转流畅性，试验件温度降至室温后，检验滚珠丝杠副关键接口尺寸及形位公差，拆解清洗后检验滚珠丝杠及滚珠螺母滚道表面质量，检验丝杠行程精度，原有组件重新装配后检验丝杠副预紧转矩。
经过对各实施例和对比例进行多次高温承载试验后的检验结果表明，只有实施例1和实施例2中滚珠丝杠和滚珠螺母在高温400℃运转流畅性良好，可满足要求，即外形尺寸，形位公差变化很小，滚珠丝杠行程精度、丝杠副预紧转矩变化量小，高温承载试验后，丝杠及螺母的螺纹滚道表面质量良好，上述指标均满足设计要求，其高温400℃实际承载能力≥25KN，远高于理论计算值19.4KN。
(2)低温加载试验方法：
低温静载荷试验设备为微机控制电子万能试验机，是通过改造上述高温试验箱，加装液态氮冷却装置，进行冷却降温至-70℃，保温120分钟后，开始低温环境下加载试验，其他装置不变，在滚珠丝杠副上端面施加轴向静载荷，试验方法与高温加载试验一致。本实施例1中通过上述低温加载试验方法所获得的承载试验曲线见图2。
按照低温加载试验的工艺要求，试验结束后迅速从低温箱内取出试验件，首先检验低温条件下滚珠丝杠副的运转流畅性，试验件温度升至室温后，检验滚珠丝杠副关键接口尺寸及形位公差，拆解清洗后检验丝杠及螺母滚道表面质量，检验丝杠行程精度，原有组件重新装配后检验丝杠副预紧转矩。
经过对各实施例与对比例进行多次低温承载试验后的检验结果表明，只有实施例1和实施例2中滚珠丝杠和滚珠螺母在低温-70℃运转流畅性良好，可满足要求，即外形尺寸，形位公差变化很小，滚珠丝杠行程精度、丝杠副预紧转矩变化量小，低温承载试验后，丝杠及螺母的螺纹滚道表面质量良好，上述指标均满足设计要求，其低温-70℃实际承载能力≥25KN，远高于理论计算值19.4KN。
通过高低温承载试验可以看出，本发明实施例1和实施例2的高氮不锈钢材料(40Cr15Mo2VN)滚珠丝杠副理论计算额定静载荷Coa＝19.4KN，在高温400℃和低温-70℃环境下承载≥25KN，高出理论计算值近30％，由此可以看出，通过本发明热处理工艺所获得的宽温域滚珠丝杠副在满足宽温域-70～400℃工作温度的前提下,还可以大幅提高承载能力，在相同承载要求的情况下，可以减小丝杠产品的体积和重量，从而减小能源的消耗，对整个伺服机构的空间优化起到重要作用。
除此之外，对上述实施例与对比例中进行热处理后所获得的滚珠丝杠副进行其他指标检测结果分析如下：
表1各实施例和对比例试验结果对照表
由于在对滚珠丝杠或滚珠螺母进行硬度检测时，是对零件结构中的不同部位以及不同位置进行的受压能力测试，因此上述测试结果中，硬度值为范围值，特此说明。
首先，通过实施例1与对比例1和对比例2的试验结果分析可知，在对滚珠丝杠进行热处理中，进行调质热处理后，滚珠丝杠调质后的基体硬度在28～32HRC范围内，进行之后的感应淬火和后续热处理工艺后，所获得的滚珠丝杠的硬度在55～59HRC范围内，硬化层深度在2.0～3.0mm范围内，此时获得的滚珠丝杠具备一定的韧性。而改变热处理工艺步骤S1调质热处理工艺或是步骤S3后续热处理工艺，则会使最终获得的滚珠丝杠基体硬度不在28～32HRC范围内，或者最终所获得的滚珠丝杠表面硬度不在55～59HRC范围内，或者硬化层深度不在2.0～3.0mm硬度范围。从整体分析来看，滚珠丝杠的正常工作使用时间和适应的环境温度都大打折扣，且尺寸变化较为明显，硬度高于或低于这个范围的话，都不可获得本申请中标准的宽温域滚珠丝杠，伴随丝杠基体硬度过高，材料的韧性降低，在受到冲击、振动时，产生丝杠断裂的风险。由此可见，通过本实施例1中工艺处理后的滚珠丝杠，其经过调质热处理后基体硬度在28～32HRC范围内，进行感应淬火和后续处理后，滚珠丝杠的硬度在55～59HRC范围内，其硬化层深度在2.0～3.0mm范围内，这种情况下，滚珠丝杠可满足在-70～400℃宽温域范围内，正常使用时间在120min以上，且尺寸变化较小，完全符合该零部件的使用要求。
其次，再参阅实施例2与对比例3和对比例4的试验结果分析，同样可知，在对滚珠螺母进行热处理工艺中，经过步骤S4调质热处理，步骤S5真空淬火以及S6后续处理步骤，只有当经过实施例2中处理工艺所获得的滚珠螺母其调质后基体硬度在25～29HRC范围内，最终获得的滚珠螺母硬度在55～59HRC范围内时，才可实现在-70～400℃的温度环境下，以及尺寸变化较小的情况下，正常持续使用的工作时间超过120min，实际承受的静载荷超出理论计算载荷约30％，具备较高的承载能力。
综上可知，由于热处理工艺的差异，会导致滚珠丝杠和滚珠螺母的工作温度、工作时间、尺寸变化等出现差异，影响产品整体性能。经过本发明中热处理工艺加工后的高氮不锈钢材料(40Cr15Mo2VN)滚珠丝杠副，尤其是在极低温和极高温的恶劣环境下，仍可保持正常运转和持续使用，解决了军用伺服机构宽温域-70℃～400℃环境下的使用要求，同时进一步提高了滚珠丝杠副的承载能力、接触疲劳寿命、韧性和耐蚀性能等。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种宽温域滚珠丝杠副热处理制备工艺，所述滚珠丝杠副包括滚珠丝杠、滚珠螺母、返向装置和滚珠，所述滚珠丝杠、滚珠螺母和滚珠是由高氮不锈钢制成，其特征在于，所述滚珠丝杠的热处理步骤如下：
步骤S1，调质热处理，包括真空淬火和高温回火两个分步骤，具体如下：
a.真空淬火，将高氮不锈钢材料制成的滚珠丝杠室温加热至815～825℃，保温时间为65～75分钟，然后继续淬火加热温度为995～1005℃，保温时间为45～55分钟，最后进行油冷；
b.高温回火，由室温加热至715～725℃，保温时间为175～185分钟，空冷，获得滚珠丝杠基体；
步骤S2，感应淬火，对步骤S1中获得的滚珠丝杠基体进行中频感应淬火处理；
步骤S3，后续处理，对步骤S2获得的滚珠丝杠进行深冷处理和回火处理，具体如下：
a.一次深冷：室温降至温度-85～-75℃，保温时间为175～185分钟；
b.一次回火：室温加热至455～465℃，保温时间为175～185分钟，空冷；
c.二次深冷：室温降至温度-85～-75℃，保温时间为175～185分钟；
d.二次回火：室温加热至455～465℃，保温时间为175～185分钟，空冷；
最后获得的滚珠丝杠为宽温域滚珠丝杠，其正常使用的温度范围为-70～400℃。
2.根据权利要求1所述的宽温域滚珠丝杠副热处理制备工艺，其特征在于，所述步骤S2中，具体要求是使用环形感应器直径φ20.5，电流61A，逆变频率130KHz，起始预热1s，感应线圈移动速度135mm/分钟，丝杠旋转速度220转/分钟，加热时间随线圈移动连续加热；感应淬火水压0.18～0.22MPa，水温15～30℃，淬火冷却介质为水。
3.根据权利要求1所述的宽温域滚珠丝杠副热处理制备工艺，其特征在于，所述步骤S1中调质热处理结果为所获得的滚珠丝杠基体硬度在28～32HRC范围内，所述步骤S3中最后获得的宽温域滚珠丝杠表面硬度在55～59HRC范围内，其硬化层深度2.0～3.0mm，芯部硬度为28～32HRC。
4.根据权利要求1所述的宽温域滚珠丝杠副热处理制备工艺，其特征在于，所述步骤S1的真空淬火步骤中，将高氮不锈钢材料制成的滚珠丝杠室温加热至820℃，保温时间为70分钟，然后继续淬火加热温度为1000℃，保温时间为50分钟，最后进行油冷；高温回火步骤中，由室温加热至720℃，保温时间为180分钟，空冷。
5.根据权利要求1所述的宽温域滚珠丝杠副热处理制备工艺，其特征在于，所述步骤S3的一次深冷，室温降至温度-80℃，保温时间为180分钟；一次回火，室温加热至460℃，保温时间为180分钟，空冷；二次深冷，室温降至温度-80℃，保温时间为180分钟；二次回火，室温加热至460℃，保温时间为180分钟，空冷。
6.根据权利要求1所述的宽温域滚珠丝杠副热处理制备工艺，其特征在于，所述步骤S2中感应淬火中环形感应器的材质为紫铜，所述环形感应器中间为空心结构，一侧表面设有出水孔。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的宽温域滚珠丝杠副热处理制备工艺，其特征在于，所述滚珠螺母的热处理步骤如下：
步骤S4，调质热处理，包括真空淬火和高温回火两个分步骤，具体如下：
a.真空淬火，将高氮不锈钢材料制成的滚珠螺母室温加热至815～825℃，保温时间为105～115分钟，继续淬火加热温度为995～1005℃，保温时间为75～85分钟，油冷；
b.高温回火，室温加热至735～745℃，保温时间为175～185分钟，空冷；
步骤S5，再次进行真空淬火，对步骤S4中获得的滚珠螺母进行真空淬火处理，室温加热至795～805℃，保温时间为40～50分钟，继续淬火加热温度为1035～1045℃，保温时间为55～65分钟，然后油冷；
步骤S6，后续处理，对步骤S5获得的滚珠螺母进行深冷处理和回火处理，具体如下：
a.一次深冷：室温降至温度-85～-75℃，保温时间为175～185分钟；
b.一次回火：室温加热至455～465℃，保温时间为175～185分钟，空冷；
c.二次深冷：室温降至温度-85～-75℃，保温时间为175～185分钟；
d.二次回火：室温加热至455～465℃，保温时间为175～185分钟，空冷；
最后获得的滚珠螺母为宽温域滚珠螺母，其正常使用的温度范围为-70～400℃。
8.根据权利要求7所述的宽温域滚珠丝杠副热处理制备工艺，其特征在于，所述步骤S4中调质热处理结果为所获得的滚珠螺母基体硬度在25～29HRC范围内，所述步骤S6中最后获得的宽温域滚珠螺母硬度在55～59HRC范围内。
9.一种宽温域滚珠丝杠副，包括滚珠丝杠、滚珠螺母、返向装置和滚珠，所述滚珠丝杠、滚珠螺母和滚珠均采用高氮不锈钢材料制成，其特征在于，所述滚珠丝杠通过所述权利要求1的制备工艺获得，所述滚珠丝杠的表面硬度在55～59HRC范围内，其硬化层深度2.0～3.0mm，芯部硬度为28～32HRC，工作温度范围为-70～400℃。
10.一种宽温域滚珠丝杠副，包括滚珠丝杠、滚珠螺母、返向装置和滚珠，所述滚珠丝杠、滚珠螺母和滚珠均采用高氮不锈钢材料制成，其特征在于，所述滚珠螺母通过所述权利要求7的制备工艺获得，所述滚珠螺母的硬度在55～59HRC范围内，工作温度范围为-70～400℃。
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