[发明专利]一种轴承基体细晶组织的形变相变协同调控方法

说明书

本发明公开了一种轴承基体细晶组织的形变相变协同调控方法，包括以下步骤：S1、组织控制冷轧成形：采用冷轧成形工艺，在冷轧成形过程中，合理控制控制冷轧变形量，保障形变细晶并控制形变损伤；S2、在马氏体淬火‑低温回火热处理工艺中，合理设计控制奥氏体化温度和加热速度，发挥形变相变协同作用，控制再结晶晶粒尺寸。本发明通过冷塑性成形和热处理的形变相变协同调控能够显著细化轴承基体晶粒组织，提高基体组织质量和机械性能。

技术领域

本发明属于轴承制造技术，具体涉及一种轴承基体细晶组织的形变相变协同调控方法。

背景技术

轴承是影响机械装备运转精度和工作性能和服役寿命的核心部件，轴承的内、外套圈则是决定轴承性能和寿命的基体组件。轴承基体晶粒组织与其机械性能和轴承疲劳寿命有着密切联系，细小均匀的晶粒组织是高性能轴承基体制造的关键，也是长寿命高可靠性轴承的重要保障。

目前，轴承制造过程中，基体晶粒组织主要依靠锻造和热处理，前者利用形变作用、后者利用相变作用来细化晶粒组织。然而，现有的锻造和热处理工艺设计规划局限于单项工艺环节，忽略了工艺之间的交互影响：锻造形成的位错、织构和纤维组织等形变组织会影响热处理过程奥氏体、马氏体转变温度，而热处理温度、时间等工艺条件又会影响锻造位错、织构在热处理过程中的演化和分布，由于忽略了这些影响，工艺设计规划中未能针对锻造组织状态匹配热处理工艺条件，锻造形变和热处理相变不能有效协同细化晶粒组织。因此，通过锻造和热处理优化匹配，利用形变和相变协同调控基体晶粒组织，是当前高性能轴承制造的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴承基体细晶组织的形变相变协同调控方法，它基于形变相变遗传影响，匹配规划冷轧成形和热处理奥氏体化工艺，可以实现形变和相变协同细化晶粒组织。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种轴承基体细晶组织的形变相变协同调控方法，包括以下步骤：

S1、组织控制冷轧成形：采用冷轧成形轴承基体，在冷轧成形过程中，设计冷轧变形量ε＝k_Dδ，其中，δ为轴承基体材料室温延伸率，k_D为轴承基体冷变形特征系数，对于高碳轴承钢，k_D的取值范围为1.4～1.7，对于低碳轴承钢，k_D的取值范围为1.2～1.6；

S2、细晶奥氏体化热处理：对冷轧成形后的轴承基体采用马氏体淬火-低温回火热处理工艺，在热处理工艺中，设计奥氏体化加热速度V＝V₀(1+k_Vε)，奥氏体化加热温度T＝(1+k_Tε)T_Ac3，其中，V₀为20℃/min，k_V为加热速度特征系数，k_T为温度修正系数，对于高碳轴承钢，k_V取值范围为1.2～2、k_T取值范围为0.1～0.2，对于低碳轴承钢，k_V取值范围为1.5～3、k_T取值范围为0.02～0.05，T_Ac3为轴承基体材料的奥氏体相变临界温度。

按上述技术方案，步骤S1中，当轴承基体材料室温延伸率δ≥25％时，冷变形特征系数k_D＝1.7，当轴承基体材料室温延伸率δ＜20％时，冷变形特征系数k_D＝1.4。

按上述技术方案，步骤S2中，对于高碳轴承钢，当冷轧变形量ε≥0.3时，加热速度特征系数k_V＝2，当冷轧变形量ε＜0.25时，加热速度特征系数k_V＝1.2。

按上述技术方案，步骤S2中，对于高碳轴承钢，当冷轧变形量ε≥0.3时，温度修正系数k_T＝0.1，当冷轧变形量ε＜0.2时，温度修正系数k_T＝0.2。