CN1818140A - 一种长寿命轴承的表面强化与润滑工艺 - Google Patents

Abstract

本发明的名称为一种长寿命的轴承表面强化与润滑工艺。属于轴承零部件表面处理技术领域。它主要是解决现有GCr15钢滚动轴承采用传统的淬火和低温回火工艺而存在使用寿命不长的问题。它的主要工艺步骤是：将轴承内、外套圈和滚动体零部件装入有氮碳共渗剂的盐浴炉内，经540～600℃、2～4小时的保温共渗处理；将清洗后的轴承内、外套圈和滚动体零部件放入盐浴淬火炉内，加热至830～850℃，保温至温度均匀后取出油冷，接着进行160～180℃、2小时的低温回火处理；进行精磨抛光。本发明具有可大大提高轴承在高应力旋转的无润滑条件下的抗粘着、抗咬合擦伤的能力和延长使用寿命的特点，主要用于GCr15钢滚动轴承零部件的表面强化与润滑处理。

Description

一种长寿命轴承的表面强化与润滑工艺

技术领域

本发明属于轴承零部件表面处理技术领域，具体涉及采用GCr15钢制成的滚动轴承零部件的表面强化与润滑工艺。

背景技术

轴承是机械领域使用最广泛的零部件之一，可分为滑动轴承和滚动轴承两大类，由于滚动轴承的摩擦系数比较小，容易起动又便于大量生产以及制造成本较低等许多优点，所以在生产实践中得到了广泛地应用。

轴承零部件在十分复杂和严峻的条件下工作，承受着各类较高的交变应力，如拉、压、剪切、摩擦应力等。滚动轴承的损坏方式是各式各样的，如剥落、卡孔、套圈断裂、压扁、压碎、磨损，腐蚀等失效形式。为此，要想提高滚动轴承的使用寿命，必须要求轴承零部件具有高的接触疲劳强度、高的整体强度和一定的冲击韧性，高的屈服强度和抗压强度、高的耐磨性能和抗腐蚀性能。

滚动轴承使用最多、最广泛的钢材是GCr15。本工艺也是专门为GCr15滚动轴承而设计和实施的。

滚动轴承已有100多年的生产历史，长期以来，除了低碳合金钢需要渗碳淬火外，其GCr15钢轴承一直采用传统的淬火和低温回火工艺。目前，国内销售和使用的各类轴承产品几乎都是按该工艺生产的。

20世纪80年代，国内外盛兴推广应用渗硫工艺。据有关资料报导，世界轴承生产强国瑞典、德国和日本、其生产的驰名品牌都应用了渗硫工艺，在国内，渗硫工艺只应用于模具及要求抗粘着磨损的零部件上。近几年才有少量应用到轴承方面的报导。

另外，为了提高轴承的润滑性能，有不少生产厂家在润滑油中添加石墨，二硫化钼等润滑添加剂。无论是单纯渗硫，或单纯添加润滑剂都有一定的局限性，也不可能从根本上解决润滑问题。

发明内容

本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种能够延长GCr15钢滚动轴承使用寿命的轴承表面强化与润滑工艺。

本发明的技术解决方案是：一种长寿命轴承的表面强化与润滑工艺，其特征是采用以下工艺步骤：

(1)、将由GCr15钢制成的轴承内、外套圈和滚动体零部件装入有氮碳(稀土)共渗剂的盐浴炉内，经540～600℃、2～4小时的保温共渗处理；

(2)、取出空冷后清洗；

(3)、将清洗后的轴承内、外套圈和滚动体零部件放入盐浴淬火炉内，加热至830～850℃，保温至温度均匀后取出油冷，接着进行160～180℃、2小时的低温回火处理；

(4)、冷却清洗后的轴承内、外套圈和滚动体零部件进行精磨抛光。

低温氮碳(稀土)共渗层具有良好的综合性能，摩擦系数可降低为未处理的1/4-1/3；抗咬合擦伤载荷提高3-10倍；抗疲劳强度提高25-45％；可大幅度提高金属表面硬度，可使多种零件使用寿命成倍提高；抗腐蚀性能与镀锌，镀铬相等。

GCr15轴承钢经低温氮碳(稀土)共渗淬火复合热处理可使工件表面形成较厚的硬化层，在0.2-0.8mm处硬度可达890HV以上，在相同的回火温度下，复合热处理硬度明显高于普通热处理硬度，提高了硬化层的耐回火性。由于马氏体中高浓度氮对a相的固溶强化作用，使氮、碳(稀土)共渗淬火复合热处理耐磨性明显优于轴承零部件的常规热处理。

本发明的技术解决方案可以在上述第(4)工艺步骤之后采用以下工艺步骤：

将轴承内、外套圈放入盐浴渗硫槽内，加热至130～150℃，并保温3小时，渗硫处理后清洗、干燥、热浸油。

轴承和多种零部件表面渗硫层形成以硫化铁为主的渗硫层。硫化铁是一种多孔性的，易滑移的物质。它属六方晶系，这种层状的晶体结构与石墨结构相似，层面易滑动，使摩擦付易跑合，并有良好的自润滑能力。此外，硫化铁的多孔性质使渗硫层具有吸附润滑油的能力。容易形成油膜，且不易被压破。它全部或部分消除摩擦时分子咬合力，所以，渗硫层无论在湿摩擦或干摩擦的条件下，都有良好的减摩性能。此外，低温渗硫还可代替轴承的低温回火，还可得到类似发黑的装饰表面。

本发明的技术解决方案可以在将经上述工艺处理后的轴承内、外套圈和滚动体零部件装配成轴承后，采用以下工艺步骤：

向内、外套圈和滚动体运转部位注入少量美国AET纳米抗磨润滑剂，并使其均匀分布。

当轴承及其它机械零部件在使用运转摩擦发热后，这种纳米抗磨润滑剂会利用其热激活原理的纳米特性渗透到轴承及其它金属表面，在磨损部位进行“离子填补”使轴承、机件少磨损、降低运转噪音及温度、提高轴承承载能力，降低震动量，提高传动系统速率等综合功能。

本工艺是将有效的表面强化技术和润滑技术有机结合起来，使轴承表面更适应于恶劣的工作环境和条件，并能充分发挥其良好的综合性能，从而使轴承的使用寿命大大高于常规处理技术和现有表面处理的技术水平。

本发明主要用于GCr15钢滚动轴承零部件的表面强化与润滑处理。

具体实施方式

本发明采用以下工艺步骤：

(1)、将由GCr15钢制成的轴承内、外套圈和滚动体零部件装入有氮碳(稀土)共渗剂的盐浴炉内，经580℃、3小时的保温共渗处理；

(2)、取出空冷后清洗；

(3)、将清洗后的轴承内、外套圈和滚动体零部件放入盐浴淬火炉内，加热至850℃，保温至温度均匀后取出油冷，接着进行180℃、2小时的低温回火处理；

(4)、冷却清洗后的轴承内、外套圈和滚动体零部件进行精磨抛光；

(5)、将轴承内、外套圈放入盐浴渗硫槽内，加热至130～150℃，并保温3小时，渗硫处理后清洗、干燥、热浸油；

(6)、向装配成轴承后的内、外套圈和滚动体运转部位注入少量美国AET纳米抗磨润滑剂，并使其均匀分布。

氮碳(稀土)共渗层或含氮马氏体硬化层，具有良好的表面性能，可大幅度提高轴承表面的抗疲劳磨损、抗磨料磨损、抗粘着磨损、抗腐蚀损的综合性能。尤其表面氮碳(稀土)共渗淬火处理和低温渗硫复合处理以后，可大大提高轴承在高应力旋转的无润滑条件下的抗粘着，抗咬合擦伤的能力。可使轴承及其零部件的使用寿命提高1-5倍。

利用纳米抗磨润滑剂的特有性能，可使轴承表面形式更光滑、更坚韧的保护膜，使其抗磨润滑性能大大超过传统润滑油及滑油材料的性能。

轴承经氮碳(稀土)共渗淬火处理、渗硫处理和涂复纳米抗磨润滑剂表面复合处理以后，不仅可使轴承及其零部件的使用寿命提高2-5倍，而且还可提高轴承的承载能力、降低运转噪音及温度、降低震动量、提高传动系统速率等综合功能。

Claims (3)

1、一种长寿命轴承的表面强化与润滑工艺，其特征是采用以下工艺步骤：

(1)、将由GCr15钢制成的轴承内、外套圈和滚动体零部件装入有氮碳共渗剂的盐浴炉内，经540～600℃、2～4小时的保温共渗处理；

(2)、取出空冷后清洗；

(3)、将清洗后的轴承内、外套圈和滚动体零部件放入盐浴淬火炉内，加热至830～850℃，保温至温度均匀后取出油冷，接着进行160～180℃、2小时的低温回火处理；

(4)、冷却清洗后的轴承内、外套圈和滚动体零部件进行精磨抛光。

2、根据权利要求1所述的一种长寿命轴承的表面强化与润滑工艺，其特征是在第(4)工艺步骤之后采用以下工艺步骤：

将轴承内、外套圈放入盐浴渗硫槽内，加热至130～150℃，并保温3小时，渗硫处理后清洗、干燥、热浸油。

3、根据权利要求1或2所述的一种长寿命轴承的表面强化与润滑工艺，其特征是在将经处理后的轴承内、外套圈和滚动体零部件装配成轴承后，采用以下工艺步骤：

向内、外套圈和滚动体运转部位注入少量纳米抗磨润滑剂，并使其均匀分布。