CN207569059U - 一种钢珠 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钢珠，包括钢珠基体，所述钢珠基体外层涂覆有一层记忆合金涂层，所述记忆合金涂层是Fe₁₇Mn₅Si₁₀Cr₅Ni涂层。往复摩擦试验及接触疲劳试验表明：记忆合金涂层具有更好的耐磨性和接触疲劳特性，Fe‑Mn‑Si记忆合金涂层在摩擦应力作用下发生的γ→ε马氏体相变及其产生的相变变形，可抑制滑移变形和位错的形成与扩展，是导致其具有较高的接触疲劳强度和耐磨性的主要原因。残余应力诱发的γ→ε马氏体相变及其相变变形可松弛熔覆层中的残余应力，进而减小记忆合金涂层的开裂敏感性及工件的变形。

Description

一种钢珠

技术领域

本实用新型涉及车用轴承领域，特别涉及一种钢珠。

背景技术

钢珠是以碳、铬、锰、钼等为主要添加金属元素，并通过锻打、旋压、轧制、研磨和铸造等方式生成的一种球状形铁合金耐磨体，它是当今粉碎工业和轴承工业的最重要组成部分。钢珠是轴承的最重要组成部分，也是轴承行业使用最多的滚动体。它的质量直接影响轴承质量。

现有技术中的钢珠为简单的圆球状，仅通过锻打、旋压等过程完成，在使用时其表面的接触疲劳强度不够，使用寿命普遍不长。因此需要有一种结构来提高钢珠表面的接触疲劳强度的，使得钢珠能有效的延长使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种钢珠，具有提高表面接触疲劳强度的特点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种钢珠，包括钢珠基体，所述钢珠基体外层涂覆有记忆合金涂层，所述记忆合金涂层是Fe₁₇Mn₅Si₁₀Cr₅Ni涂层，所述记忆合金涂层外设有耐磨层，所述耐磨层为钴基合金耐磨层，所述耐磨层外侧设有铌基复合材料涂层，所述铌基复合材料涂层外设有润滑层，所述钢珠基体表面开设有若干个细槽，所述细槽内开设有容置腔。

通过采用上述技术方案，往复摩擦试验及接触疲劳试验表明：记忆合金涂层具有更好的耐磨性和接触疲劳特性，Fe-Mn-Si记忆合金涂层在摩擦应力作用下发生的γ→ε马氏体相变及其产生的相变变形，可抑制滑移变形和位错的形成与扩展，是导致其具有较高的接触疲劳强度和耐磨性的主要原因。残余应力诱发的γ→ε马氏体相变及其相变变形可松弛熔覆层中的残余应力，进而减小记忆合金涂层的开裂敏感性及工件的变形；利用耐磨层增加钢珠基体表面的耐磨程度，使得在使用时，可有效增长钢珠的使用寿命；钴基合金耐磨层，其组成元素呈梯度渐变分布，表面硬度达HK0.98、N 718，由于基材表面硬度提高了近一倍并具有良好的减摩润滑特性，使钛合金表面耐磨性提高了28倍，同时该渗层在3.5％NaCl(质量分数)水溶液中呈现良好的钝化特性，抗腐蚀性能优于钢珠基体；铌基材料已被普遍认为是替代镍基合金的一类极具应用前景的下一代超高温结构材料，铌基复合材料通过由体心立方的Nbss、面心立方的碳化物(Nb,Ti)C和正交的硼化物(Nb,Ti)B相组成。细小混杂的(Nb,Ti)C和(Nb,Ti)B相分布在树枝状Nbss周围呈现网状结构。树枝状Nbss作为初生相，剩余液相以(Nb,Ti)C、(Nb,Ti)B和Nbss共晶组织的形式形成于枝晶间的网状组织中。Ti在Nb中的固溶及低密度硼化物碳化物的生成使得复合材料具有比纯铌更低的密度。力学性能测试结果表明，复合材料网状结构中第二相含量的增加提高了材料的硬度和室高温抗压强度。材料在经受外力时，包含有大量混杂硬质相的网状结构可起到骨架支撑作用，借以提高材料的强度；润滑层具有润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用，通过润滑层可以有效的避免由于钢珠基体之间的碰撞造成的损伤；利用润滑层的粘性使得钢珠基体之间可以有效的粘连在一起，防止在运输过程中，钢珠的基体的散落，影响到钢珠基体的收集；同时利用润滑层可以使得在后续的加工中能够有效的减少钢珠基体在转动时的摩擦力；通过采用上述技术方案，容置腔中将润滑层进行容置，使用时通过将容置腔中的润滑层通过细槽排放到钢珠基体与其相对滚动一面，减少使用时钢珠之间的摩擦力，有效的提高了钢珠使用性能。

优选的，所述细槽宽度小于0.2um。

通过采用上述技术方案，通过限定细槽宽度，使得细槽在使用时不会影响到使用时轴承与钢珠基体之间的滚动。

优选的，所述容置腔内设膨胀石墨。

通过采用上述技术方案，利用膨胀石墨提高润滑有的吸附作用，同时，膨胀石墨具有耐高温、耐高压、密封性好和耐多种介质腐蚀等众多优点，可以保证容置腔内壁不受损伤。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过在钢珠基体表面添加含有Fe₁₇Mn₅Si₁₀Cr₅Ni的记忆合金涂层，使得钢珠基体能够获得更好的耐磨性和抗疲劳损伤，有效的提高了钢珠的使用寿命；

2、通过表面添加铌基复合材料涂层，使得通过铌基复合材料涂层提高材料的抗氧化性能；

3、通过表面细槽和容置腔的配合，使得表面能够起到消音作用，同时通过容置腔容纳润滑层，提高润滑层的利用率。

附图说明

图1是一种钢珠的整体示意图；

图2是图1中A-A的剖面示意图；

图3是图2中B部分的放大示意图。

图中，1、钢珠基体；2、记忆合金涂层；3、耐磨层；4、铌基复合材料涂层；5、润滑层；6、细槽；7、容置腔；8、膨胀石墨。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

一种钢珠，如图1和图2所示，包括钢珠基体1，钢珠基体1最外层涂覆有一层润滑层5，润滑层5是具有润滑油的表面涂层，其具有润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用，通过润滑层5可以有效的避免由于钢珠基体1之间的碰撞造成的损伤；利用润滑层5上润滑油的粘性使得钢珠基体1之间可以有效的粘连在一起，防止在运输过程中，钢珠基体1的散落影响到钢珠基体1的收集；同时利用润滑层5可以使得在后续的加工中能够有效的减少摩擦力。

如图1和图2所示，钢珠基体1的外层上设有若干纵横交错的细槽6，细槽6宽度小于0.2um，钢珠滚动过程中可以达到有效的消音作用；如图3所示，钢珠基体1内贴合细槽6设有容置腔7，通过容置腔7对添加的润滑层5进行收集，能够提高润滑层5的利用率。且由于细槽6宽度小于0.2um，在钢珠基体1转动过程中不会对钢珠基体1承受的应力产生影响，不会因为细槽6而在滚动中对钢珠基体1造成损伤。

如图3所示，容置腔7内设有膨胀石墨8，通过膨胀石墨8对钢珠基体1表面的润滑层5进行吸附，并在转动过程中通过加热将润滑层5析出，使得润滑层5的利用率得以有效的提高。

如图2和图3所示，钢珠基体1外层涂覆一层含Fe₁₇Mn₅Si₁₀Cr₅Ni的记忆合金涂层2。记忆合金涂层2具有更好的耐磨性和接触疲劳特性，Fe-Mn-Si记忆合金涂层2在摩擦应力作用下发生的γ→ε马氏体相变及其产生的相变变形，可抑制滑移变形和位错的形成与扩展，使其具有较高的接触疲劳强度和耐磨性。

如图2和图3所示，记忆合金涂层2外设有一层耐磨层3，耐磨层3是钴基合金耐磨层。利用耐磨层3增加钢珠基体1表面的耐磨程度，在使用时，可以有效增长钢珠基体1的使用寿命，钴基合金耐磨层3的组成元素呈梯度渐变分布，表面硬度达HK0.98、N718，由于基材表面硬度提高了近一倍并具有良好的减摩润滑特性，使得钢珠基体1表面的耐磨性提高了28倍，同时该渗层在3.5％ NaCl(质量分数)水溶液中呈现良好的钝化特性，抗腐蚀性能优于钢珠基体1本身。

如图2和图3所示，耐磨层3外侧设有一层铌基复合材料涂层4；铌基材料是一种被普遍认为可以替代镍基合金的下一代超高温结构材料，本实施例中采用的是Nb–Ti–C–B铌基复合材料，其由体心立方的Nbss、面心立方的碳化物(Nb,Ti)C和正交的硼化物(Nb,Ti)B相组成。细小混杂的(Nb,Ti)C和(Nb,Ti)B相分布在树枝状Nbss周围呈现网状结构。(Nb,Ti)C/Nbss和(Nb,Ti)B/Nbss的界面洁净，无反应层。树枝状Nbss作为初生相，剩余液相以(Nb,Ti)C、(Nb,Ti)B和Nbss共晶组织的形式形成于枝晶间的网状组织中。Ti在Nb中的固溶及低密度硼化物碳化物的生成使得复合材料具有比纯铌更低的密度。其内部的复合材料网状结构中第二相含量的增加提高了钢珠基体1外侧表面的硬度和室高温抗压强度。

工作原理：

钢珠基体1转动时，通过润滑层5减少转动的摩擦力，通过容置腔7内的膨胀石墨8吸附钢珠基体1外的润滑层5，钢珠基体1在转动过程中会加热，通过加热析出膨胀石墨8内的润滑层5，使得润滑层5可以作用到钢珠基体1表面，使得润滑层5的使用效率提高。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (3)

1.一种钢珠，包括钢珠基体（1），所述钢珠基体（1）外层涂覆有记忆合金涂层（2），所述记忆合金涂层（2）是Fe₁₇Mn₅Si₁₀Cr₅Ni涂层，所述记忆合金涂层（2）外设有耐磨层（3），所述耐磨层（3）为钴基合金耐磨层（3），所述耐磨层（3）外侧设有铌基复合材料涂层（4），所述铌基复合材料涂层（4）外设有润滑层（5），其特征在于：所述钢珠基体（1）表面开设有若干个细槽（6），所述细槽（6）内开设有容置腔（7）。

2.根据权利要求1所述的一种钢珠，其特征在于：所述细槽（6）宽度小于0.2um。

3.根据权利要求2所述的一种钢珠，其特征在于：所述容置腔（7）内设膨胀石墨（8）。