一种薄壁轴承基体组织超细化的形变相变协同制造方法技术

本发明专利技术公开了一种薄壁轴承基体组织超细化的形变相变协同制造方法，其包括如下步骤：S1、近净轧制形变控制；采用近净轧制成形工艺对轴承基体进行形变控制，通过合理控制形变量和形变速度获得最佳形变组织状态；S2、快速奥氏体化；S3、相变顺序控制。本发明专利技术改变轴承基体组织中的原奥氏体晶粒大小、碳化物尺寸、马氏体、贝氏体和残余奥氏体形态、尺寸及含量，达到形变相变协同控制轴承基体组织超细化的目的。形变相变协同控制轴承基体组织超细化的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种薄壁轴承基体组织超细化的形变相变协同制造方法


[0001]本专利技术属于轴承套圈制造
，具体涉及一种薄壁轴承基体组织超细化的形变相变协同制造方法。

技术介绍

[0002]薄壁轴承是高精密RV减速器的核心零部件，其基体性能直接决定RV减速器的承载能力、回转精度、可靠性和寿命。轴承基体主要指轴承套圈，它在轴承服役过程中的精度保持性、可靠性和寿命与基体组织状态密切相关。
[0003]轴承套圈基体服役条件下的组织状态主要取决于基体成形和热处理相变过程，但现有的制造工艺方法制造的薄壁轴承基体组织中的原奥氏体晶粒大小、碳化物尺寸、马氏体和残余奥氏体形态、尺寸及含量无法得到精确控制，造成轴承基体强韧性和组织稳定性差，难以适应RV减速器高承载、高精度和长寿命的服役工况要求。
[0004]因此，我们迫切需要一张新的制造工艺方法以改变轴承基体组织中的原奥氏体晶粒大小、碳化物尺寸、马氏体和残余奥氏体形态、尺寸及含量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种薄壁轴承基体组织超细化的形变相变协同制造方法，该方法基于轴承基体的近净轧制形变和热处理相变，通过形变和相变工艺参数的优化匹配，以改变轴承基体组织中的原奥氏体晶粒大小、碳化物尺寸、马氏体和残余奥氏体形态、尺寸及含量，达到形变相变协同控制轴承基体组织超细化的目的。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是：
[0007]一种薄壁轴承基体组织超细化的形变相变协同制造方法，其包括如下步骤：
[0008]S1、近净轧制形变控制；
[0009]采用近净轧制成形工艺对轴承基体进行形变控制，通过合理控制形变量和形变速度获得最佳形变组织状态；
[0010]S2、快速奥氏体化，实现轴承基体组织中原奥氏体晶粒尺寸、碳化物尺寸和合金成分均匀性的控制；
[0011]S3、相变顺序控制。
[0012]更进一步的方案是，S1中近净轧制形变控制的方法为：
[0013]在成形过程中，通过轧制变形量控制形变量，通过变形速度控制形变速度；
[0014]所述轴承套圈的轧制变形量轴承套圈的变形速度V1＝λ1ε1·
V0，式中，δ1为轴承材料室温下拉伸实验延伸率，r0为轴承套圈滚道的曲率半径，R1和R2分别为轴承套圈的内径和外径，k1为冷轧环变形量特征系数，k1的取值范围为2～3，λ1为冷轧变形速度特征系数，λ1的取值范围为1～3，V0取标准变形速度1mm/s。获得最佳轧制形变组织的关键在于控制轧制变形量，在近净轧制成形过程中，若变形量过大，会导致轴承基体在形变过程
中产生损伤，形成废品；若变形量较小，则不能获得最佳形变组织。因此，考虑到材料不同其延伸率和变形特性均不同，需要针对不同力学性能特性的材料，选取最佳的形变量和变形速度(即变形量不再是固定值，若为固定值，当材料延伸率较低时，会产生裂纹导致高强韧性达不到要求，当材料延伸率较高时，形变组织状态效果不理想)，通过合理的近净轧制形变量及形变速度，将轧制形变量控制在一定范围内，能够获得最佳形变组织状态；
[0015]更进一步的方案是，S2中快速奥氏体化的方法为：将轴承基体以300℃/s～500℃/s的加热速率加热至900℃～950℃，奥氏体化温度保温，实现轴承基体组织中原奥氏体晶粒尺寸、碳化物尺寸和合金成分均匀性控制。
[0016]更进一步的方案是，奥氏体化温度保温10s～15s。
[0017]更进一步的方案是，将近净轧制成形轴承基体在氩气保护气氛下利用感应加热设备进行加热，便于轴承基体形变组织的再结晶及对碳化物溶解过程的精确控制。
[0018]更进一步的方案是，S3中相变顺序控制包括：
[0019]1)进行马氏体预淬火相变处理，精确控制预淬火马氏体的形态和体积分数；
[0020]2)立即进行贝氏体等温淬火处理(贝氏体相变)，通过等温温度和时间配合实现贝氏体尺寸和体积分数的精确控制；
[0021]3)迅速油冷淬火至室温，利用马氏体相变进一步细化残余奥氏体尺寸；或，迅速淬火至酒精干冰混合物中进行冷冻处理，利用马氏体相变进一步细化残余奥氏体尺寸。
[0022]更进一步的方案是，步骤1)包括：将快速奥氏体化后的轴承基体进行马氏体预淬火处理，预淬火温度控制在Ms以下10℃～30℃之间，时间控制在15s～2min以内，利用合金元素不均匀分布对Ms温度的影响，控制预淬火马氏体的形态和体积分数。
[0023]更进一步的方案是，步骤2)包括：在Ms温度以上20℃～50℃之间进行贝氏体等温淬火处理，时间为5min
‑
10min，通过等温温度和时间配合实现贝氏体尺寸和体积分数控制。
[0024]更进一步的方案是，步骤3)包括：迅速淬火至
‑
30℃～
‑
50℃的酒精干冰混合物中并保温10min～30min进行冷冻处理，利用马氏体相变进一步细化残余奥氏体尺寸，实现残余奥氏体尺寸和含量控制。
[0025]本专利技术的有益效果在于：
[0026]通过室温近净轧制成形工艺对轴承基体进行形变控制，形成轧制形变组织，改变铁素体及碳化物组织状态，并且获得沿轴承基体几何轮廓的随金属流线；
[0027]采用快速奥氏体化技术，使近净轧制成形轴承基体形变组织的奥氏体化过程得到精确控制，获得细化的原奥氏体晶粒和碳化物尺寸，并能合理调控合金成分均匀性；
[0028]通过相变顺序控制，实现轴承基体组织中马氏体、贝氏体及残余奥氏体的超细化；
[0029]快速奥氏体化中的加热速率和温度可以使奥氏体化过程获得奥氏体最大合金成分不均匀性；
[0030]本专利技术通过近净轧制形变和热处理相变的形变相变协同调控，在轴承基体中实现原奥氏体晶粒、碳化物、马氏体、贝氏体和残余奥氏体的组织超细化控制目的；
[0031]在轴承基体近净轧制成形中利用形变作用获得宏观几何形状及形变组织，热处理利用相变作用进行基体组织状态精确控制，实现轴承基体组织超细化，进而提高基体强韧性和组织稳定性，提高了薄壁轴承服役性能。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0033]以GCr15轴承钢制造的某型号薄壁轴承外圈为例，其参数如下：R1＝201.5mm、R2＝214mm、r0＝5.4mm、δ1＝33.5％。
[0034]采用薄壁轴承套圈基体组织超细化的形变相变协同制造方法对该轴承外圈基体组织进行形变相变协同调控组织超细化处理，包括以下步骤：
[0035]S1、近净轧制形变调控：采用近净轧制成形工艺，合理控制形变量和形变速度，获得最佳形变组织状态；具体为：
[0036]根据公式计算冷轧环合理变形量为29.0％～43.6％，在本例中选取冷轧变形量为40％；根据公式V1＝λ1ε
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄壁轴承基体组织超细化的形变相变协同制造方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、近净轧制形变控制；采用近净轧制成形工艺对轴承基体进行形变控制，通过合理控制形变量和形变速度获得最佳形变组织状态；S2、快速奥氏体化；S3、相变顺序控制。2.根据权利要求1所述的薄壁轴承基体组织超细化的形变相变协同制造方法，其特征在于:S1中近净轧制形变控制的方法为：在成形过程中，通过轧制变形量控制形变量，通过变形速度控制形变速度；所述轴承套圈的轧制变形量轴承套圈的变形速度V1＝λ1ε1·
V0，式中，δ1为轴承材料室温下拉伸实验延伸率，r0为轴承套圈滚道的曲率半径，R1和R2分别为轴承套圈的内径和外径，k1为冷轧环变形量特征系数，k1的取值范围为2～3；λ1为冷轧变形速度特征系数，λ1的取值范围为1～3，V0取标准变形速度1mm/s。3.根据权利要求1所述的薄壁轴承基体组织超细化的形变相变协同制造方法，其特征在于：S2中快速奥氏体化的方法为：将轴承基体以300℃/s～500℃/s的加热速率加热至900℃～950℃奥氏体化温度保温，实现轴承基体组织中原奥氏体晶粒尺寸、碳化物尺寸和合金成分均匀性控制。4.根据权利要求3所述的薄壁轴承基体组织超细化的形变相变协同制造方法，其特征在于：奥氏体化温度保温10s～15s。5.根据权利要求3或4所述的薄壁轴承基体组织超细化的...

【专利技术属性】
技术研发人员：路晓辉，兰箭，钱东升，王丰，王旭，金子涵，严乔安，刘洋，赵琦，罗英英，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：