[发明专利]提高M50轴承基体强韧性和尺寸稳定性的成形制造方法

说明书

本发明公开了一种提高M50轴承基体强韧性和尺寸稳定性的成形制造方法，包括以下步骤：S1、对轴承基体环坯进行冷轧成形，获得轴承基体锻件；S2、复相组织调控热处理：先将轴承基体锻件缓慢加热至Acm温度点以上30～60℃，继续加热轴承基体锻件至Acm温度点以上250～350℃，再将轴承基体锻件快速冷却至M_S相变点以上20～80℃进行贝氏体等温淬火，然后将轴承基体锻件快速冷至M_S相变点以下进行马氏体淬火，待轴承基体锻件冷却至室温后在液氮环境下进行冷处理；最后进行高温回火。本发明能够综合利用冷变形和复相组织调控热处理的作用，调控基体的微观组织状态，从而大幅提高轴承基体的强韧性与尺寸稳定性。

技术领域

本发明涉及轴承制造技术领域，具体涉及一种提高M50轴承基体强韧性和尺寸稳定性的成形制造方法。

背景技术

M50钢是一类具有较好综合性能的高温轴承钢，由于其良好的高温硬度、高温耐磨性能和高温耐疲劳性能，被广泛地应用于航空发动机轴承等领域。目前，以M50钢为基体材料的航空轴承面临着许多技术瓶颈，其核心问题在于轴承基体的强韧性和尺寸稳定性。由于强韧性和尺寸稳定性不够理想，轴承在服役过程中容易出现疲劳失效或精度衰减丧失等问题，从而降低了发动机主轴轴承的服役寿命。传统的M50钢热处理工艺，通常在马氏体淬火后采取多次高温回火的方式，使残余奥氏体尽可能的充分转变，从而确保轴承基体获得较高的强度和尺寸稳定性；但是另一方面，残余奥氏体作为韧性相，有着对裂纹扩展的延缓作用，较低含量的残余奥氏体会使轴承基体韧性下降，从而影响到轴承的疲劳寿命。因此，如何在保证轴承的强度和尺寸稳定性达到服役要求的同时，有效提高轴承基体的韧性，已经成为发展航空发动机轴承所亟需解决的关键技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高M50轴承基体强韧性和尺寸稳定性的成形制造方法，它通过冷轧控制成形与马贝复相组织调控热处理方法相结合，利用冷轧塑性变化所引入的高密度位错，协调匹配冷轧成形与热处理工艺条件，调控基体的微观组织状态，从而大幅提高轴承基体的强韧性与尺寸稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提高M50轴承基体强韧性和尺寸稳定性的成形制造方法，包括以下步骤：

S1、冷轧控制成形：根据轴承基体尺寸和轧制比设计轴承基体毛坯尺寸，采用热锻制坯工艺制备轴承基体环坯，然后在冷轧机上对轴承基体环坯进行冷轧成形，获得轴承基体锻件；

S2、复相组织调控热处理

S201、将轴承基体锻件加热至Acm温度点以上30～60℃，并进行保温，进行低温奥氏体化；

S202、继续加热轴承基体锻件至Acm温度点以上250～350℃，并进行保温，进行高温奥氏体化；

S203、将轴承基体锻件快速冷却至M_S相变点以上20～80℃，并进行保温，进行贝氏体等温淬火；

S204、将轴承基体锻件快速冷却至M_S相变点以下进行马氏体淬火，保温一段时间后空冷至室温；

S205、将轴承基体锻件浸入-196～-120℃温度范围内的液氮冷冻箱中，进行冷处理，冷处理一段时间后取出在大气环境中恢复至室温；

S206、将轴承基体锻件加热至530～550℃范围内进行高温回火，保温一段时间后空冷。

按上述技术方案，步骤S1中，轧制比k＝(0.6～0.8)k_max，轴承基体毛坯的内半径r₀＝kr₁，基于环件轧制体积不变原理，轴承基体毛坯外半径其中，R₁和R₂分别为驱动辊和压力辊的工作面半径，r₁为轴承基体的内径，R和H分别为轴承基体的外半径和高度。