[发明专利]一种轴承基体碳化物的复合场调控方法

说明书

本发明公开了一种轴承基体碳化物的复合场调控方法，包括以下步骤：S1、冷轧环成形：采用冷轧环成形工艺实现轴承基体的成形，获得轴承基体锻件；S2、脉冲电流处理：将轴承基体沿周向分为若干个分区，合理设置处理参数，通过脉冲电流发生器对轴承基体的各个分区进行多次连续脉冲电流处理。本发明通过应变场与电场有机结合，能够在短时间内显著的改善轴承基体的碳化物形貌，细化碳化物的尺寸，提升轴承基体的疲劳寿命。

技术领域

本发明属于轴承制造技术领域，具体涉及一种轴承基体碳化物的复合场调控方法。

背景技术

滚动轴承是重大机械装备的关键支撑零部件，轴承的寿命问题直接制约着当前整个装备制造业整体的发展水平。轴承的基本结构由轴承基体(包含内圈和外圈)、滚动体和保持架组成，其中，轴承基体是滚动轴承主动承载和最容易失效的核心组件，基体的综合性能直接关系着轴承的服役寿命。

目前，高碳铬轴承钢作为轴承基体最常见的材料，热处理工艺为马氏体淬火和低温回火，热处理后会获得马氏体、残余奥氏体和碳化物的复相组织。其中，碳化物作为硬脆相，其形貌、尺寸和分布对于轴承基体的性能起着至关重要的作用，尺寸粗大且不规则的碳化物，易在基体引起应力集中产生裂纹，甚至会降低轴承基体的强韧性、耐磨性和疲劳寿命。因此，改善轴承钢中碳化物的尺寸和形貌对于提高轴承的力学性能和疲劳寿命具有重要的作用。

为了改善轴承钢中碳化物的尺寸和形貌，轴承钢需经过球化退火工艺使层片状碳化物打断，部分溶解并球化。然而，轴承钢球化退火通常需要在退火炉内保温达10h以上，导致生产效率低、能耗高。碳化物的球化率也会严重影响轴承钢的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴承基体碳化物的复合场调控方法，它通过应变场与电场有机结合，能够有效改善碳化物的形貌和尺寸，提升轴承基体的疲劳寿命。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种轴承基体碳化物的复合场调控方法，包括以下步骤：

S1、冷轧环成形：采用冷轧环成形工艺实现轴承基体的成形；

S2、脉冲电流处理：

S201、提供一能够产生脉冲电流的脉冲电流发生器，设置脉冲电流处理参数为：单个脉冲电流的作用时间t为0.01s～1s，脉冲电流密度j为(0.6～1)j_max，其中，j_max为最大脉冲电流密度，c_p、d和ρ分别为轴承基体材料的比热容、密度和电阻率；

S202、将轴承基体沿周向分为若干个分区，通过所述脉冲电流发生器对轴承基体的各个分区进行多次连续脉冲电流处理，相邻两次连续脉冲电流处理的时间间隔为1～60s，单次连续脉冲电流处理连续输入电脉冲作用的个数N为(0.1～1)N_max，其中，N_max为最大连续输入脉冲个数，D₁和D₂分别为轴承基体的外径和内径。

按上述技术方案，步骤S1中，轴承基体毛坯的壁厚H为(0.5～1)H_max，在轧制变形过程中控制轧辊的进给速度V为(0.3～0.8)V_max，轧制比k为(0.7～1)k_max；

其中，H_max为最大壁厚，β为环件与径向轧辊之间的摩擦角，R₁和R₂分别为驱动辊和压力辊的工作面半径；V_max为最大进给速度，n₁为驱动辊转速，R和r分别为轧制中轴承基体环件的外半径和内半径；k_max为最大轧制比，d和R_c分别为轴承基体材料初始的碳化物直径和圆度，r_a为轧制前轴承基体锻坯的平均半径。