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一种高碳铬?#31181;?#25215;套圈形变相变协同球化方法.pdf

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一种 铬钢 轴承 形变 相变 协同 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910099628

申请日:

20190131

公开号:

CN109593949A

公开日:

20190409

当前法律状态:

公开

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 公开
IPC分类号: C21D9/40;C21D8/00 主分类号: C21D9/40;C21D8/00
申请人: 武汉理工大学
发明人: 钱东升;王慧玲;华林;杨俊
地址: 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
优先权:
专利代理机构: 42102 代理人: 唐万荣
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910099628

授权公告号:

法律状态公告日:

20190409

法律状态类?#20572;?/td>

公开

摘要

本发明公开了一种高碳铬?#31181;?#25215;套圈形变?相变协同球化方法,包括以下步骤:S1、先将轴承套圈毛坯加热至材料临界温度Ac1以上30~50℃,进?#26800;?#19968;次保温,随后将轴承套圈毛坯随炉冷却至材料临界温度Ar1以下10~30℃,进?#26800;?#20108;次保温;S2、将轴承套圈毛坯从加热炉快速转移至轧环机上进?#24418;?#36711;环变形,温轧环的变形量控制在40%以内,终轧温度控制在Ar1以下100℃以内;S3、将轴承套圈锻件放入加热炉中加热至材料Ac1以上30~50℃,保温一段时间后在炉内缓冷至Ar1以下100℃左右,空冷至室温。本发明通过变形与温度合理匹配,充分发挥形变与相变对组织球化的协同作用,从而消除不均匀形变对组织性能的不利影响。

权利要求书

1.一种高碳铬?#31181;?#25215;套圈形变-相变协同球化方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、原始组织控温调控:先将轴承套圈毛坯在加热炉中加热至材料临界温度Ac1以上30~50℃,然后进?#26800;?#19968;次保温,随后将轴承套圈毛坯随炉冷却至材料临界温度Ar1以下10~30℃,再进?#26800;?#20108;次保温; S2、温轧环形变球化:将第二次保温后的轴承套圈毛坯从加热炉快速转移至轧环机上进?#24418;?#36711;环变形,温轧环的变形量控制在40%以内,终轧温度控制在Ar1以下100℃以内; S3、形变球化组织控温调控:将温轧环变形后的轴承套圈锻件放入加热炉中加热至材料Ac1以上30~50℃,保温一段时间后在炉内缓冷至Ar1以下100℃左右,最后取出空冷至室温。 2.根据权利要求1所述的高碳铬?#31181;?#25215;套圈形变-相变协同球化方法,其特征在于,步骤S1中,第一次保温的时间t=0.75H+4,t的单位为?#31181;櫻琀为轴承套圈毛坯壁厚,其单位为毫米。 3.根据权利要求1所述的高碳铬?#31181;?#25215;套圈形变-相变协同球化方法,其特征在于,步骤S1中,轴承套圈毛坯的冷却速度为100℃/h~200℃/h。 4.根据权利要求1所述的高碳铬?#31181;?#25215;套圈形变-相变协同球化方法,其特征在于,步骤S1中,第二次保温的时间为10~20?#31181;印?5.根据权利要求1所述的高碳铬?#31181;?#25215;套圈形变-相变协同球化方法,其特征在于,步骤S3中,轴承套圈锻件的保温时间为5~10?#31181;印?6.根据权利要求1所述的高碳铬?#31181;?#25215;套圈形变-相变协同球化方法,其特征在于,步骤S3中,轴承套圈锻件的冷却速度为100℃/h~200℃/h。

说明书


一种高碳铬?#31181;?#25215;套圈形变-相变协同球化方法
技术领域


本发明涉及一种轴承制造技术,具体涉及一种高碳铬?#31181;?#25215;套圈形变-相变协同
球化方法。


背景技术


轴承是机械装备力能承载和运动传递的关键基础件,内、外套圈是轴承的基体零
件,其制造成本和质量几乎决定着轴承成本、性能和寿命,轴承套圈制造是轴承制造的核
心。以GCr15为代表的高碳铬轴承钢是轴承套圈制造的主要用材,由于其室温成形和加工性
能较差,在轴承套圈制造过程中球化退火一直是必不可少的重要工序,通过球化退火处理,
?#20849;?#26009;片层珠光体组织球化转变为粒状珠光体组织,?#20849;?#26009;塑性提高、强度和硬度下降,从
而满足冷轧环成形和切削加工工艺需求,并且为最终热处理做组织准备。当前高碳铬轴承
?#31181;?#25215;套圈工业生产中普遍采用等温球化退火工艺,该工艺流程长,一般需要十余小?#20445;?#19981;
仅效率低、能耗高,而且球化组织粗大不均匀,遗传影响最终热处理组织质量尤其是碳化物
尺寸、形态和分布,最终影响轴承套圈机械性能。


针对上述问题,本专利发明人研?#23458;?#38431;提出了发明名称为“一种实现组织球化的
高碳铬轴承钢温轧环成形方法”的中国发明专利申请(公开号为CN107138660A),该方法将
轴承套圈在略低于材料锻造温度下进?#24418;?#36711;环变形来使组织直接球化,实现成形-球化一
体化,从而省去传统球化退火工序,可以显著提高效率和?#26723;?#33021;耗。然而,由于轧环工艺具
有表层变形程度大、心部变形程度小的不均匀变形特点,使得温轧环轴承套圈表层组织球
化充分而心部组织球化不充分,心部片层组织偏多,不仅影响组织均匀性,而?#19994;?#33268;硬度偏
高,影响切削加工。因此,解决温轧环不均匀变形引起的组织不均匀和硬度偏高问题对于温
轧环方法实际应用十分必要。


发明内容


本发明的目的在于提供一种高碳铬?#31181;?#25215;套圈形变-相变协同球化方法,它通过
变形与温度合理匹配,充分发挥形变与相变对组织球化的协同作用,从而消除不均匀形变
对组织性能的不利影响。


本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:


一种高碳铬?#31181;?#25215;套圈形变-相变协同球化方法,包括以下步骤:


S1、原始组织控温调控:先将轴承套圈毛坯在加热炉中加热至材料临界温度Ac
1以
上30~50℃,然后进?#26800;?#19968;次保温,随后将轴承套圈毛坯随炉冷却至材料临界温度Ar
1以下
10~30℃,再进?#26800;?#20108;次保温;


S2、温轧环形变球化:将第二次保温后的轴承套圈毛坯从加热炉快速转移至轧环
机上进?#24418;?#36711;环变形,温轧环的变形量控制在40%以内,终轧温度控制在Ar
1以下100℃以
内;


S3、形变球化组织控温调控:将温轧环变形后的轴承套圈锻件放入加热炉中加热
至材料Ac
1以上30~50℃,保温一段时间后在炉内缓冷至Ar
1以下100℃左右,最后取出空冷
至室温。


按上述技术方案,步骤S1中,第一次保温的时间t=0.75H+4,t的单位为?#31181;櫻琀为
轴承套圈毛坯壁厚,其单位为毫米。


按上述技术方案,步骤S1中,轴承套圈毛坯的冷却速度为100℃/h~200℃/h。


按上述技术方案,步骤S1中,第二次保温的时间为10~20?#31181;印?br>

按上述技术方案,步骤S3中,轴承套圈锻件的保温时间为5~10?#31181;印?br>

按上述技术方案,步骤S3中,轴承套圈锻件的冷却速度为100℃/h~200℃/h。


本发明具有以下有益效果:本发明首先将轴承套圈毛坯在加热炉中进行控温,通
过合适条件加热、保温、冷却和二次保温调控原始片层珠光体组织,为温轧环形变球化作组
织准备,并在原始组织控温调控中通过二次保温促进材料过冷?#29575;?#20307;中充分析出球状渗碳
体,使温轧环开始?#26412;?#26377;更好的预球化组织状态;其次,按最大变形量40%进?#24418;?#36711;环变
形,减少变形不均匀程度;最后,将温轧环变形后的轴承套圈锻件再次回炉控温,通过合适
条件的加热、保温和冷却对形变球化组织进行控温调控,促进小变形区域未球化组织充分
球化,提高组织均匀性,进一步改善温轧环形变球化组织,?#26723;?#30828;度。本发明解决?#23435;?#36711;环
不均匀变形造成的组织不均匀和硬度偏高问题,具有提高球化组织质量和车削加工性能的
效果。


附图说明


下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:


图1是本发明实施例的工艺图。


具体实施方式


为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,?#21248;唬?#25152;描述的实施例是
本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以
解释本发明,并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做
出创造性劳动的前提?#28388;?#33719;得的所有其他实施例,?#38469;?#20110;本发明保护的?#27573;А?br>

如图1所示,一种高碳铬?#31181;?#25215;套圈形变-相变协同球化方法,包括以下步骤:


S1、原始组织控温调控:先将轴承套圈毛坯在加热炉中加热至材料临界温度Ac
1以
上30~50℃,然后进?#26800;?#19968;次保温,随后将轴承套圈毛坯随炉冷却至材料临界温度Ar
1以下
10~30℃,再进?#26800;?#20108;次保温;


S2、温轧环形变球化:将第二次保温后的轴承套圈毛坯从加热炉快速转移至轧环
机上进?#24418;?#36711;环变形,温轧环的变形量控制在40%以内,终轧温度控制在Ar
1以下100℃以
内;


S3、形变球化组织控温调控:将温轧环变形后的轴承套圈锻件放入加热炉中加热
至材料Ac
1以上30~50℃,保温一段时间后在炉内缓冷至Ar
1以下100℃左右,最后取出空冷
至室温。


在本发明的优选实施例中,步骤S1中,第一次保温的时间可根据轴承套圈毛坯壁
厚计算,具体的,第一次保温的时间t=0.75H+4,t的单位为?#31181;櫻琀为轴承套圈毛坯壁厚,其
单位为毫米。


在本发明的优选实施例中,步骤S1中,轴承套圈毛坯以100℃/h~200℃/h的冷却
速?#20154;?#28809;冷却至材料临界温度Ar
1以下10~30℃。


在本发明的优选实施例中,步骤S1中,第二次保温的时间为10~20?#31181;印?br>

在本发明的优选实施例中,步骤S3中,轴承套圈锻件的保温时间为5~10?#31181;印?br>

在本发明的优选实施例中,步骤S3中,轴承套圈锻件的冷却速度为100℃/h~200
℃/h。


实施例


以高碳铬?#31181;?#25215;套圈为例,其材料为GCr15,轴承套圈锻件内径和外径分别为
112mm和140mm,按温轧环变形量40%确定轴承套圈毛坯内径和外径分别为182mm和198mm,
采用本发明对其进行形变-相变协同球化方法,如图1所示,包括以下步骤:


(1)原始组织控温调控:将轴承套圈毛坯在加热炉中加热至800℃,进行25min的第
一次保温,随后以200℃/h冷速随炉冷却至700℃,然后进行20?#31181;?#30340;第二次保温;


(2)温轧环形变球化:将保温后的轴承套圈毛坯从加热炉快速转移至轧环机上进
?#24418;?#36711;环变形,尺寸达到锻件尺寸时停止轧制;


(3)形变球化组织控温调控:将温轧环后的轴承套圈锻件再次回炉加热至800℃保
温10min,然后以200℃/h冷速炉内缓冷至600℃左右,取出空冷至室温。


将上述工艺得到的锻件与采用温轧环方法得到的锻件进行组织对比,本发明得到
的轴承套圈锻件心部组织球化效果得到改善,大颗粒和长条状碳化物比例减小,硬度?#26723;?br>至210HV以内,满足切削要求。


应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,
而所有这些改进和变换?#21152;?#23646;于本发明所附权利要求的保护?#27573;А?br>

关于本文
本文标题:一种高碳铬?#31181;?#25215;套圈形变相变协同球化方法.pdf
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