[发明专利]高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法

说明书

本发明公开了一种高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法，其包括如下步骤：S1、通过冷轧成形工艺对残余奥氏体组织进行预调控；S2、通过分级淬火工艺对残余奥氏体组织进行多次分割；S3、通过冷处理工艺对残余奥氏体组织的残奥含量进行控制；S4、通过低温回火工艺增加残余奥氏体组织的残奥碳含量，提高残余奥氏体组织的残奥稳定性。本发明还提供一种采用上述方法获得的轴承。本发明能获得含量适合、尺寸细小、稳定性高的残余奥氏体组织，能满足轴承不同服役工况下抗疲劳性能和尺寸稳定性需求。

技术领域

本发明属于轴承制造技术领域，具体涉及一种高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法。

背景技术

轴承是机械装备承载负荷和传递运动的核心部件，其抗疲劳性能和尺寸稳定性直接影响主机的工作寿命和运转精度。轴承基本结构由套圈、滚动体和保持架组成，其中，套圈是决定轴承整体服役性能的最关键组件，如何获得高疲劳耐性和尺寸稳定性的轴承套圈是保障高端装备可靠服役所面临的关键问题。

亚稳相残余奥氏体(简称残奥)是轴承套圈材料在淬回火热处理后的必然产物，对轴承的抗疲劳性能和尺寸稳定性有重要影响。一方面，残奥相由于韧性较佳，在服役过程中能够起到抑制疲劳裂纹萌生和扩展的作用，保留一定含量的残奥对轴承抗疲劳性能起着积极作用；另一方面，残奥相是一种亚稳定相，在一定应力和温度条件下会发生分解转变，引起轴承体积膨胀，降低轴承精度，因此，残奥的存在不利于轴承尺寸的稳定性。

综上可知，残奥的含量和稳定性是影响轴承抗疲劳性能和尺寸稳定性的关键。因残奥稳定性又与残奥相尺寸、碳含量、形态等紧密相关，因此，通过成形制造来调控残奥组织状态是解决当前轴承服役寿命问题的必要途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法，该方法能获得含量适合、尺寸细小、稳定性高的残余奥氏体组织，能满足轴承不同服役工况下抗疲劳性能和尺寸稳定性需求；该轴承具有抗疲劳性能和尺寸稳定性的优点。

本发明所采用的技术方案是：

一种高疲劳耐久和尺寸稳定轴承残余奥氏体成形制造调控方法，其包括如下步骤：

S1、通过冷轧成形工艺对残余奥氏体组织进行预调控，增加淬回火后残余奥氏体组织的残奥含量和碳含量，细化晶内残奥组织；

S2、通过分级淬火工艺对残余奥氏体组织进行多次分割，获得更细小弥散分布的残奥组织，促使低碳的奥氏体优先转变，未转变的残奥碳含量更高；

S3、通过冷处理工艺对残余奥氏体组织的残奥含量进行控制；

S4、通过低温回火工艺增加残余奥氏体组织的残奥碳含量，提高残余奥氏体组织的残奥稳定性。

更进一步的方案是，S1中通过冷轧成形工艺对残余奥氏体组织进行预调控的步骤为：

采用冷轧环成形工艺，利用冷轧形变对奥氏体化阶段碳化物溶解的影响，调控淬火后的残奥碳含量；

其中，冷轧环成形过程中的轧制变形速度为0.2～1mm/s，轧制变形量为ε，

式中：C₀为标准碳含量1％；C_S为轴承钢实测含碳量；R和r分别为轴承套圈的内径和外径。冷轧成形能够促进奥氏体化阶段的碳化物溶解行为，从而增加淬回火后残奥含量和碳含量。同时，冷轧成形显著的细化晶粒效果能够进一步细化晶内残奥组织。

更进一步的方案是，S2中通过分级淬火工艺对残余奥氏体组织进行多次分割的步骤为：

1)奥氏体化

采用分段加热的方式使轴承材料奥氏体化：首先以较慢的速度V1对轴承材料进行加热，短暂保温后，以较快的速度V2继续对轴承材料进行加热；