[发明专利]一种基于结构赋能材料的杆端关节轴承及制备方法

权利要求书

1.一种基于结构赋能材料的杆端关节轴承，其特征在于，所述杆端关节轴承(1)包括内球套(2)、中间卡套(3)和鱼眼外套螺栓(4)三大件，所述内球套(2)与中间卡套(3)由结构赋能材料组成，

所述内球套(2)材料由以下组分组成：C：3.5％-3.7％、Si：2.6-2.8％、Mn：≤0.3％、P：≤0.015％、S：≤0.01％、Cr：≤0.3％、残余镁含量0.04％和余量Fe，上述各组分的质量百分比总和为100％；

所述中间卡套(3)由以下组分组成：C：3.3％-3.5％、Si：2.8-3.2％、Mn：≤0.15％、P：≤0.015％、S：≤0.01％、Cr：≤0.1％、残余镁含量0.04％和余量Fe，上述各组分的质量百分比总和为100％。

2.根据权利要求1所述的一种基于结构赋能材料的杆端关节轴承，其特征在于，所述内球套(2)与中间卡套(3)的微观组织中的石墨形态和分布为：距型材表层12mm内的石墨球直径≤25μm，石墨球密度≥400个/mm²，球化率100％；距表面12mm以外的石墨球密度≥300个/mm²。

3.根据权利要求1所述的一种基于结构赋能材料的杆端关节轴承，其特征在于，所述内球套(2)的硬度不小于HRC50；所述中间卡套(3)的硬度为HRC38～42。

4.如权利要求1-3任一所述的一种基于结构赋能材料的杆端关节轴承的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将预设成分物料在电炉中熔化成铁水，所述预设成分物料由以下组分组成：C：3.5％-3.7％、Si：1.4-1.6％、Mn：≤0.3％、P：≤0.015％、S：≤0.01％、Cr：≤0.3％、残余镁含量0.04％和余量Fe，上述各组分的质量百分比总和为100％；待铁水在感应炉中熔化后，将约300Kg铁水倒入吊包，向吊包铁水中加入孕育剂和球化剂，以使所述铁水经孕育和球化处理后的终硅量为2.6-2.8％，残镁含量为0.04％-0.05％；

步骤2，将步骤1中经孕育和球化处理后的铁水由吊包注入连铸炉的炉膛，随后流入结晶器中冷凝成管壳或棒材，并与伸入结晶器的引晶杆前端相嵌套，此时启动拉拔机通过提拉引晶杆，对所述管材或棒材进行步进式提拉，得到型材；

对从所述结晶器拉拔出的一个步距的型材的颜色均匀性进行观察，若一个步距的型材为均匀橘红色，将经步骤1孕育和球化处理后的铁水持续向所述连铸炉的炉膛内注入，使其充满所述结晶器，以使拉拔工艺连续进行；若一个步距的型材呈条带状黑白相间分布，则需向连铸炉的炉膛中添加步骤1的孕育剂1-2次，向步骤1的电炉中添加增碳剂，继续拉拔，观察颜色直至为均匀的橘红色结束；

步骤3，待步骤2拉拔工艺结束，对得到的型材进行金相检测和电镜检测；

步骤4，待步骤3金相检测和电镜检测结束后，对所述型材进行退火处理；

步骤5，经步骤4处理后，将型材粗加工成内球套半成品，并预留0.2mm的磨量；

步骤6，对步骤5的内球套半成品依次进行等温淬火处理、磨削加工，得到内球套；

步骤7，重复步骤1-6，得到与内球套相配合的中间卡套；中间卡套由以下组分组成：C：3.3％-3.5％、Si：2.8-3.2％、Mn：≤0.15％、P：≤0.015％、S：≤0.01％、Cr：≤0.1％、残余镁含量0.04％和余量Fe。

步骤8，选择中碳钢或马氏体不锈钢材料的鱼眼外套螺栓，其中鱼眼外套的内孔尺寸与步骤7制成的中间卡套的外圆尺寸过渡配合；将步骤7得到的中间卡套压入相配的鱼眼外套螺栓的鱼眼内孔中，使所述中间卡套与鱼眼外套螺栓过渡配合；将步骤6的内球套装入步骤7所制成的中间卡套，通过压制中间卡套的两个端面，使中间卡套的内壁塑性变形，抱住内球套，中间卡套端面外塑性变形，卡住鱼眼外套螺栓孔的坡口倒角，完成装配，得到杆端关节轴承。

5.根据权利要求4所述的一种基于结构赋能材料的杆端关节轴承，其特征在于，所述步骤1中孕育剂为75#硅铁或含锶硅铁、或含钡硅铁合金；

所述球化剂为稀土镁、或钇重稀土、或镁合金；

所述步骤2中增碳剂为石墨、或焦炭、或木质碳。