[发明专利]一种轴承套圈锻造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴承套圈锻造方法，主要用于高碳铬轴承套圈的锻造工艺。

背景技术

轴承的主要零件有内外套圈、滚动体和保持架组成，内外套圈的质量在很大程度上决定着使用寿命。现在国内使用的大部分轴承的内外套圈，都用高碳铬轴承钢材料经锻造等加工而成，其使用寿命与国外同类产品相比差距甚大。根据国内外同行的生产经验和研究结果表明：影响轴承钢质量的主要因素有夹杂物、碳化物和球化组织等，这些因素最终都会影响轴承的疲劳寿命。而轴承钢夹杂物含量及特征主要取决于钢材的冶炼工艺，在轴承制造的锻造及后序工艺过程中很难加以改变。因此，本发明着重研究碳化物和球化组织等对轴承疲劳寿命的影响。很多研究资料表明：碳化物液析、碳化物带状、碳化物网状对轴承疲劳寿命的影响很大。

碳化物液析：钢液在结晶过程中，由于冷却速度过慢，造成碳成分的严重偏析。在枝晶间形成粗大的一次碳化物，这种一次碳化物很难消除。在钢材中沿轧制方向呈条状或块状分布其危害性与非金属夹杂物一样，因此，在钢材的技术标准中有严格的限制。

碳化物带状：其形成原因与碳化物液析一样。在锻造、轧制过程中被破碎的粗大一次碳化物呈小块而集聚，并沿轧制方向形成条带状分布。碳化物带状严重会影响零件的热处理质量，造成零件硬度不均匀，组织不均匀。以致造成零件热处理质量不合格。碳化物带状和碳化物液析严重时，会使轴承零件早期疲劳损坏。有资料介绍当碳化物带状达到3～4级时轴承的接触疲劳寿命降低30%左右。

碳化物网状：钢材在锻造、轧制冷却过程中，奥氏体对碳的溶解度随温度下降而下降。如在800~900℃之间冷却速度过慢，则碳从奥氏体中析出并扩散至晶界，在晶界间形成二次碳化物，呈网络状存在，故称碳化物网状。碳化物是硬而脆的相，细小、均匀、球状的碳化物有弥散强化作用，提高钢的性能。但碳化物网状分布使晶粒之间的连续性遭到破坏，严重地降低了钢的冲击韧性。因此，使轴承零件寿命降低。

现有技术对轴承零件锻造加工的首要目的描述是将棒料或料段通过锻压加工获得零件毛坯。同时消除内在缺陷，改善组织，以提高轴承的使用寿命。而在《实用轴承技术手册》的锻造工艺技术条件中对锻件的内部缺陷要求只提到：脱碳、过热、过烧和网状碳化物，没有提及碳化物颗粒大小及分布的问题。《滚动轴承材料及热处理标准应用手册》中，高碳铬轴承钢滚动轴承热处理技术条件（JB／T 1255-2001）也没有对碳化物颗粒大小及分布作出要求。而随着钢材冶炼质量的提高，钢中夹杂物的数量及尺寸大大减少，对轴承接触疲劳失效的影响从主要矛盾变为次要矛盾，而碳化物尺寸却成了延长轴承使用寿命的限制性环节。轴承制造行业虽然对轴承主要组件的碳化物和球化组织提出了要求，但现有要求不严，按现在通用的套圈锻造工艺制作的轴承能满足高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件（JB／T 1255-2001）的要求，但碳化物颗粒（没有作出量化要求）相对比较粗大，分布（没有作出量化要求）不均匀，这严重阻碍了轴承使用寿命的提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述不足，而提供一种轴承套圈锻造方法，有效地抑制了液析碳化物、带状碳化物、网状碳化物对轴承疲劳损坏的危害，提高轴承套圈的使用寿命。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种轴承套圈锻造方法，其特征是包括以下步骤：加热，升温，保温，锻造，快速冷却，自然冷却，所述加热步骤将轴承套圈坯料从常温状态加热至900℃，所述升温步骤将轴承套圈坯料从900℃升温至1150℃，所述保温步骤将轴承套圈坯料在1150℃下保温0.5～1小时，所述锻造步骤锻造后的轴承套圈温度在930℃～980℃，所述快速冷却步骤将锻造后的轴承套圈浸入冷却介质中冷却至700℃。

本发明所述的保温时间是45分钟。

本发明所述快速冷却步骤中的冷却介质为水，快速冷却时间在7～18秒之间。

本发明所述加热时间为4～7秒，所述升温时间2～3分钟，所述锻造时间为4～7秒。

本发明所述自然冷却步骤为快速冷却后的轴承套圈在空气中缓慢冷却。

本发明所述的轴承套圈材料采用GCr16高碳铬轴承钢。

本发明具有以下优点和效果：能获得碳化物球状、细小而均匀分布的淬火组织，使碳化物颗粒尺寸最大值≤5μm，达到非晶夹杂物引发裂纹的临界值以下，从而提高轴承的接触疲劳寿命。

具体实施方式