[发明专利]提高冷环轧轴承套圈强韧性并改善淬火变形的制造方法

说明书

本发明公开了一种提高冷环轧轴承套圈强韧性并改善淬火变形的制造方法，包括以下步骤：S1、冷轧环成形：采用冷轧环工艺对轴承套圈环坯进行轧制成形；S2、先将轧制成形的轴承套圈缓慢加热至一定温度进行再结晶，并保温一段时间，以消除冷轧残余应力；再将轴承套圈快速加热至一定温度进行奥氏体化；然后将轴承套圈进行预淬火处理并保温，使局部低碳区形成板条马氏体；再将轴承套圈加热至一定温度并保温，进行贝氏体转变；最后将轴承套圈冷却至室温。本发明利用冷轧塑性导致铁素体基体和球状碳化物变化，匹配预淬火和贝氏体相变热处理工艺，调控材料的微观组织，从而大幅提高轴承套圈成品合格率、材料的强韧性与疲劳寿命。

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，具体涉及一种提高冷环轧轴承套圈强韧性并改善淬火变形的制造方法。

背景技术

轴承作为高速铁路、精密机床、风力发电机等重大装备关键零部件，其技术水平直接决定了整个装备制造业整体的发展水平。轴承包含套圈(包含内圈和外圈)、滚动体和保持架三大组件，其中，套圈的重量和制造成本占整个轴承产品的60～70％，属于轴承最重要的组成部件，轴承的寿命取决于轴承套圈的微观组织状态。

以GCr15轴承钢为主要材料的轴承套圈，传统的制造工艺包括车削成形与马氏体淬回火。采用车削加工的方法成形套圈，切削余量大，材料利用率低；另一方面，传统马氏体淬回火热处理后获得由回火马氏体、残余奥氏体以及碳化物组成的复相组织，这种以回火马氏体为主的微观组织虽然可以满足普通轴承的性能需求，但是对于需要在更加复杂、高速等服役工况条件下运行的精密轴承，传统热处理工艺已不能满足其服役要求。此外，轴承套圈在成形和热处理过程中引入了大量内应力，传统热处理方法无法有效消除残余应力，导致轴承套圈产生变形超差等问题，废品率高，增加了制造成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高冷环轧轴承套圈强韧性并改善淬火变形的制造方法，它通过精密冷环轧成形与预淬火热处理方法相结合，利用冷轧塑性导致铁素体基体和球状碳化物变化，匹配预淬火和贝氏体相变热处理工艺，调控材料的微观组织，从而大幅提高轴承套圈成品合格率、材料的强韧性与疲劳寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提高冷环轧轴承套圈强韧性并改善淬火变形的制造方法，包括以下步骤：

S1、冷轧环成形：先根据轴承套圈尺寸和轧制比设计轴承套圈环坯尺寸，再采用热锻制坯工艺制备轴承套圈环坯，然后采用冷轧环工艺对轴承套圈环坯进行轧制成形；

S2、预淬火热处理：

S201、先将轧制成形的轴承套圈缓慢加热至一定温度进行再结晶，并保温一段时间，以消除冷轧残余应力；

S202、再将轴承套圈快速加热至一定温度进行奥氏体化；

S203、然后将轴承套圈进行预淬火处理并保温，使局部低碳区形成板条马氏体；

S204、再将轴承套圈加热至一定温度并保温，进行贝氏体转变；

S205、最后将轴承套圈冷却至室温。

按上述技术方案，步骤S1中，冷轧比为1.15～1.4。

按上述技术方案，步骤S201中，轧制成形的轴承套圈以100～150℃/h的升温速率缓慢加热至500～700℃。

按上述技术方案，步骤S202中，轴承套圈以10～20℃/min的升温速率快速加热至840～860℃。

按上述技术方案，步骤S203中，轴承套圈的预淬火处理温度为160～220℃。

按上述技术方案，步骤S204中，轴承套圈加热至240～280℃进行贝氏体转变。

按上述技术方案，步骤S205中，最后轴承套圈油冷至室温。