[发明专利]一种高碳铬轴承钢尺寸稳定性预测方法

说明书

本发明公开了一种高碳铬轴承钢尺寸稳定性预测方法，包括以下步骤：S1、获取淬火组织相关参数，所述淬火组织相关参数包括淬火态高碳铬轴承钢内残余奥氏体的体积分数和残余奥氏体的碳含量；S2、当回火后存在多道次的时效阶段且时效温度与回火温度不同时，引入虚拟转变时间，所述虚拟转变时间由低温回火与多道次等温时效温度和时间以及最终时效温度计算得到；S3、将淬火组织相关参数和虚拟转变时间代入高碳铬轴承钢尺寸稳定性模型，即预测出对应的尺寸变化。本发明基于淬火组织状态与回火工艺参数，依据高碳铬轴承钢在时效阶段其亚稳组织转变的遗传性及相应尺寸变化的连贯性，可以准确预测高碳铬轴承钢尺寸稳定性。

技术领域

本发明涉及一种金属材料时效变形预测方法，具体涉及一种高碳铬轴承钢尺寸稳定性预测方法。

背景技术

精密机床作为现代制造业的“母机”，其加工精度影响到整个工业的技术水平。轴承作为机械传动的支撑部件，其精度与精度保持性直接决定了机床的加工精度和回转精度。轴承一般由轴承基体(又称套圈，包括内、外圈)、滚动体和保持架组成，而轴承基体用钢的尺寸稳定性对轴承的精度与精度保持性密切相关。尺寸稳定性是指经过热处理或加工的材料，在低于弹性极限的外力作用或者无外力作用力时能够保持不变形的能力。

GCr15钢作为高碳铬轴承钢的代表钢种，具有硬度高而组织均匀、耐磨性良好和接触疲劳寿命高等性能优点，是一百多年来各国使用最多的轴承钢种。在GCr15轴承钢的基础上，改变Cr、Si、Mn或Mo的含量以调整轴承淬透性的钢种，本质上都属于高碳铬轴承钢。经过常规热/冷加工与热处理(包括马氏体淬火和低温回火)后，高碳铬轴承钢内存在较多亚稳定组织(包括残余奥氏体和回火马氏体)。在轴承的存放(时效)阶段，亚稳定组织转变伴随着显著尺寸变化，即高碳铬轴承钢的尺寸稳定性差，而精密轴承基体的尺寸稳定性直接影响安装质量和轴承的各项性能。可见时效阶段引起的尺寸变化，会造成轴承在使用早期即出现精度降低乃至精度过早丧失。因而，研究高碳铬轴承钢的尺寸稳定性，是非常有意义、也是非常迫切的。

现有关于轴承基体用钢尺寸稳定性的表征方法主要包括残余应力测量法、开口圆环法和冷热循环实时检测等。其中，残余应力测量法仅能表征由残余应力释放导致的尺寸变化，但精密轴承基体往往需要经稳定化回火处理，时效时残余应力值变化很小；开口圆环法只能得出测量的最终结果，不能够获得试样在测试环境发生变化过程中的尺寸变化情况；冷热循环实时检测法仍缺乏理论依据指导。现存轴承基体用钢尺寸稳定性的表征方法难以实时提供尺寸稳定性变化规律，尚不能直观地反映轴承基体用钢的尺寸稳定性与成形工艺的关联关系。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种高碳铬轴承钢尺寸稳定性预测方法，它基于淬火组织状态与回火工艺参数，依据高碳铬轴承钢在时效阶段其亚稳组织转变的遗传性及相应尺寸变化的连贯性，可以准确预测高碳铬轴承钢尺寸稳定性，降低试验设计及预测成本，灵活性较高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高碳铬轴承钢尺寸稳定性预测方法，包括以下步骤：

S1、获取淬火组织相关参数，所述淬火组织相关参数包括淬火态高碳铬轴承钢内残余奥氏体的体积分数和残余奥氏体的碳含量；

S2、当回火后存在多道次的时效阶段且时效温度与回火温度不同时，引入虚拟转变时间，所述虚拟转变时间由低温回火与多道次等温时效温度和时间以及最终时效温度计算得到；

S3、将步骤S1中得到的淬火组织相关参数和步骤S2中得到的虚拟转变时间，代入高碳铬轴承钢尺寸稳定性模型，即预测出对应的尺寸变化。

本发明产生的有益效果是：本发明依据高碳铬轴承钢在时效阶段其亚稳组织转变的遗传性及相应尺寸变化的连贯性，将淬火组织状态与回火(与稳定化回火)工艺参数代入高碳铬轴承钢尺寸稳定性模型，从而准确预测高碳铬轴承钢的尺寸变化，本发明能够有效指导制造工艺和服役条件设计优化，还能降低试验设计及预测成本，且具有较高的灵活性。