[发明专利]一种利用相变速度差制备耐冲击钢制零件的方法

说明书

本发明公开一种利用相变速度差制备耐冲击钢制零件的方法，其包括：提供初始钢制零件，初始钢制零件包括相连接的表层和心部；对初始钢制零件进行第一热处理，使初始钢制零件生成马氏体组织，且马氏体组织仅位于初始钢制零件的表层；对初始钢制零件进行第二热处理，使初始钢制零件进行贝氏体转变，以形成目标钢制零件，目标钢制零件的心部的残余奥氏体含量高于目标钢制零件的表层的残余奥氏体含量，提高了钢制零件的抗冲击能力。本发明避免了传统的渗碳处理，缩短了钢制零件的制备周期，降低了制备钢制零件的能源消耗，进而降低了制造成本。

技术领域

本发明涉及钢制零件制造领域，特别涉及轴承用的钢制零件的制造加工领域，具体涉及一种利用相变速度差制备耐冲击钢制零件的方法。

背景技术

现在用量最大的轴承用钢为高碳铬轴承钢，其用量达到整体轴承用钢市场的80％以上。然而，这种高碳铬轴承钢经过马氏体处理后韧性比较低，制造的轴承不适合应用于冲击载荷比较大的工况。

在冲击载荷较大的工况下，通常采用渗碳钢轴承来保证使用性能。常用的渗碳轴承钢为G20Cr2Ni4A钢，渗碳后经过马氏体淬、回火处理后为心部为低碳马氏体组织，具有高的冲击韧性。然而，渗碳轴承钢含有大量的昂贵合金元素，导致轴承制造成本高。近年来我国也陆续开发了多种低Ni含量或无Ni的渗碳轴承钢以降低成本。但是，这些渗碳轴承钢全都需要进行长时间的渗碳处理。众所周知，渗碳热处理渗碳周期长、能源消耗大，从而制造成本较高。

除此之外，齿轮、轴等多种零部件也对表层的硬度以及抗冲击性能具有高的要求。

发明内容

本发明提供一种利用相变速度差制备耐冲击钢制零件的方法，避免了传统的渗碳处理，缩短了钢制零件的制备周期，降低了制备钢制零件的能源消耗，进而降低了制作成本。

本发明的技术方案如下：

一方面，本发明一种利用相变速度差制备耐冲击钢制零件的方法，其包括：

提供初始钢制零件，所述初始钢制零件包括相连接的表层和心部；

加热所述初始钢制零件至奥氏体转变温度，再对所述初始钢制零件进行淬火处理，至所述初始钢制零件的表层温度为第一温度，并在此温度下对所述初始钢制零件进行第一等温处理，且在所述第一等温处理过程中，所述初始钢制零件的表层温度低于马氏体开始转变温度，心部温度高于马氏体转变开始温度，使所述初始钢制零件仅在表层生成马氏体组织；

再加热所述初始钢制零件至第二温度，并在此温度下对所述初始钢制零件进行第二等温处理，使所述初始钢制零件进行贝氏体转变；

其中，所述第一温度为马氏体转变开始温度以下的1℃～150℃，所述第二温度均为所述马氏体转变开始温度以上的1℃～100℃。

另一方面，本发明提供一种利用相变速度差制备耐冲击钢制零件的方法，其特征在于，其包括：

提供初始钢制零件，所述初始钢制零件包括相连接的表层和心部；

将所述初始钢制零件加热至800℃-1000℃，保温0.5h-1h后，对所述初始钢制零件进行淬火处理，使所述初始钢制零件的表层温度为马氏体转变开始温度以下的1℃～150℃，并在此温度下进行第一等温处理，同时保持所述初始钢制零件的心部温度高于马氏体转变开始温度；

将所述初始钢制零件升温至第二温度继续进行等温处理，所述第二温度为所述马氏体转变开始温度以上的1℃～100℃，等温时间为0.5h-10h，冷却至室温后，再在150℃-400℃下对所述目标钢制零件进行回火处理。

可优选的，所述第一等温处理的等温时间为t，所述等温时间满足t1≤t＜t2，其中，t1为所述初始钢制零件的表层降温至所述第一温度所需的时间，t2为所述初始钢制零件的心部降至马氏体转变开始温度所需的时间，所述t1和t2均可通过所述初始钢制零件的不同深度位置在淬火介质中的冷却速度曲线来确定。