一種接觸疲勞性好的滾動(dòng)軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及軸承技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種接觸疲勞性好的滾動(dòng)軸承。
【背景技術(shù)】
[0002]軸承是機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的支撐件，用于確定旋轉(zhuǎn)軸與其它零件相對(duì)運(yùn)動(dòng)位置，降低其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度，它的質(zhì)量及承載能力直接影響機(jī)械整機(jī)的工作性能。
[0003]現(xiàn)有軸承材料晶粒度低，接觸疲勞強(qiáng)度低，耐磨性差，壽命可靠性較差，越來(lái)越難以滿足對(duì)于高可靠性、高舒適性的機(jī)械零部件發(fā)展需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種接觸疲勞性好的滾動(dòng)軸承，接觸疲勞性能優(yōu)秀，耐磨性能和韌性優(yōu)異，硬度高，使用壽命長(zhǎng)。
[0005]本發(fā)明提出的一種接觸疲勞性好的滾動(dòng)軸承，包括軸承外圈、滾動(dòng)體、軸承內(nèi)圈，軸承外圈的內(nèi)滾道面包括三個(gè)向軸承外圈的內(nèi)側(cè)突出的凸起部，三個(gè)凸起部依次連接，在相鄰兩個(gè)凸起部的連接處形成凹部；凸起部和凹部均為弧線；三個(gè)凸起部沿軸承外圈的周向均勻分布在所述內(nèi)滾道面上。
[0006]優(yōu)選地，軸承外圈的組分按重量百分比包括:C:0.7?1.0%，S1:0.1?0.3%，N:
0.3?0.4%，Β:0.05?0.08%，Μη:0.20?0.28%，V:0.15?0.25%，W:0.08?0.12% ,Mo:
0.13 ?0.20%，Nb:0.07 ?0.10%，Cr: 4.5?5.0 %，Sc: 0.03?0.06 %，S < 0.015 %，P <
0.02%，余量為Fe。
[0007]本發(fā)明中各元素作用如下:
[0008]碳(C):作為形成石墨球的主要元素，可以有效的控制石墨個(gè)數(shù)及石墨大小，同時(shí)，適當(dāng)?shù)奶籍?dāng)量可以使鐵液易于流動(dòng)，增加鐵液的充型能力，減少縮松縮孔，提高鑄件的致密性，但是碳含量過(guò)高，容易產(chǎn)生石墨漂浮，影響鑄鐵的性能，還會(huì)降低鋼的耐大氣腐蝕能力，增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。
[0009]硅(Si):作為強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，又能起到孕育的效果。較高的含硅量對(duì)鑄件的澆注及自補(bǔ)縮都有很大的好處，能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度，。硅含量高些，對(duì)形成球狀石墨有利，但硅含量超過(guò)3.0%時(shí)，沖擊韌性會(huì)急劇降低，還能降低鋼的焊接性能。硅和鉬、鎢、鉻等結(jié)合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用。
[0010]氮(N):作為奧氏體形成元素，儲(chǔ)量豐富，價(jià)格便宜，還因?yàn)榈且环N固溶強(qiáng)化元素，其強(qiáng)化能力與碳相當(dāng)，能提高奧氏體不繡鋼的耐蝕性，隨氮含量的增加，鋼的強(qiáng)度提高了，但韌性并沒(méi)有降低，不銹鋼中碳含量的增加，晶界處會(huì)析出粗大的Cr23C6從而使鋼的韌性惡化，但是氮的加入能避免這種情況而只是在晶界周圍形成細(xì)小彌散的氮化物，因而不會(huì)影響韌性。
[0011]硼(B):鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱乳性能，提高強(qiáng)度。
[0012]錳(Mn):可以擴(kuò)大奧氏體區(qū)，增強(qiáng)了奧氏體的穩(wěn)定性；固溶在基體和碳化物中，可以強(qiáng)化基體，提尚硬度，提尚基體的洋透性。但是，$父尚的含猛量會(huì)弓丨起晶粒粗大，且極易富集到共晶團(tuán)的邊界形成珠光體或碳化物。嚴(yán)重時(shí)碳化物形成網(wǎng)狀，極大地影響了材料的韌性。
[0013]釩(V):作為鋼的優(yōu)良脫氧劑，可細(xì)化組織晶粒，提高強(qiáng)度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。
[0014]鎢(W):可與碳形成碳化鎢，具有很高的硬度和耐磨性，能顯著提高紅硬性和熱強(qiáng)性。
[0015]鉬(Mo):能細(xì)化晶粒，提高淬透性和熱強(qiáng)性能，在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變能力，提高機(jī)械性能;還可以抑制合金鋼由于火而引起的脆性。
[0016]鈮(Nb):能細(xì)化晶粒和降低鋼的過(guò)熱敏感性及回火脆性，提高強(qiáng)度、抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力，改善焊接性能，防止晶間腐蝕現(xiàn)象，但塑性和韌性有所下降。
[0017]鉻(Cr):可提高淬透性，能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性，還能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，但會(huì)降低塑性和韌性，同時(shí)也是碳化物形成元素，在球墨鑄鐵中，它能與碳生成M3C型碳化物可以作為有效的硬質(zhì)點(diǎn)彌散分布在基體上，提高材料的硬度及耐磨度。經(jīng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)證實(shí):含Cr0.5%，碳化物約占15?20%，滿足實(shí)際需求。
[0018]鈧(Sc):影響鋼中非金屬夾雜物的類型、數(shù)量和形態(tài)，凈化鋼質(zhì)，減少了Al2O3對(duì)疲勞性能的危害，對(duì)高周疲勞和低周疲勞都很有利，促進(jìn)鋼中的組織轉(zhuǎn)變，可吸附在正在長(zhǎng)大的固態(tài)晶核表面，形成薄的富集層，降低表面能，阻礙晶體生長(zhǎng)，從而降低了晶體長(zhǎng)大速率，細(xì)化樹枝狀晶體，抑制柱狀晶生長(zhǎng)，進(jìn)而減少枝晶偏析和區(qū)域偏析，細(xì)化晶粒，抑制回火脆性，提高鋼的熱塑性、熱強(qiáng)性、疲勞性能、耐磨性、抗氫致脆性、抗氧化性。
[0019]優(yōu)選地，軸承外圈的組分中，C元素、N元素、Cr元素的含量滿足如下關(guān)系:100XnCr=[100 X (nc+ΠΝ) -0.9 ] 2+4.6，其中nc、ΠΝ、ncr分別表示C元素、N元素、Cr元素在軸承外圈的組分中所占重量百分比。
[0020]優(yōu)選地，軸承外圈的組分中，C元素和V元素的含量滿足如下關(guān)系:100 Xnc = 200 Xην+0.45，其中nc和nv分別表示C元素和V元素在軸承外圈的組分中所占重量百分比。
[0021]優(yōu)選地，軸承外圈的制備工藝包括:熔煉，澆注和熱處理;其中熱處理包括:奧氏體化處理，等溫淬火，回火。
[0022]優(yōu)選地，奧氏體化處理的溫度為970?1000°C，奧氏體化處理的時(shí)間為2?4h。
[0023]優(yōu)選地，等溫淬火的具體操作如下:將奧氏體化處理后的外圈坯體空冷至530?560°C，然后置于硝酸鹽鹽浴中保溫60?75min，硝酸鹽鹽浴的溫度為280?290°C，然后油冷至室溫O
[0024]優(yōu)選地，回火的具體操作如下:將等溫淬火后的外圈坯體升溫至235?245°C，保溫
0.8?1.6h0
[0025]本發(fā)明所得接觸疲勞性好的滾動(dòng)軸承，耐磨性能和韌性優(yōu)異，硬度高，接觸疲勞性能良好，使用壽命長(zhǎng);本發(fā)明通過(guò)提高氮含量，提高了自由電子數(shù)量，從而使本發(fā)明金屬鍵越強(qiáng)，有利于合金元素更均勻分布，從而增強(qiáng)本發(fā)明強(qiáng)度和穩(wěn)定性。氮元素和碳元素作為間隙原子，在bcc點(diǎn)陣中，二者進(jìn)入四面體間隙，在fee點(diǎn)陣中，它們存在于八面體間隙，雖然氮原子的原子半徑比碳小，但氮在奧氏體中產(chǎn)生的晶格膨脹更大，氮原子對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用比碳原子更強(qiáng)，阻礙了晶界的移動(dòng)和晶粒的長(zhǎng)大，細(xì)化了奧氏體的晶粒，從而為貝氏體提供了更多的有利形核位置，使得在等溫淬火過(guò)程中貝氏體的數(shù)量增加，并細(xì)化了貝氏體組織，使外圈中殘余奧氏體的量逐漸減少，針狀鐵素體的量逐漸增加且變得細(xì)小致密;而且氮元素可使M23C6碳化物的形成速度減慢，抑制析出相的粗化，可以形成細(xì)小彌散的氮化物或碳氮化物從而提高鋼的強(qiáng)度和耐磨性；由于鋼中大塊狀的碳化物，破壞基體的連續(xù)性，成為疲勞的裂紋源，大大降低接觸疲勞壽命，碳和鉻形成的大塊狀共晶富鉻碳化物Cr23C6導(dǎo)致晶間貧絡(luò)，從而產(chǎn)生晶間腐蝕和降低接觸疲勞壽命，本發(fā)明通過(guò)在高溫下析出穩(wěn)定的氮化物，從而抑制了低溫下Cr23C6的析出形核或者生長(zhǎng)。
[0026]而釩元素與碳元素相互配合，釩元素固溶于奧氏體中，降低了碳的擴(kuò)散速度，從而延緩?qiáng)W氏體的轉(zhuǎn)變，延長(zhǎng)貝氏體轉(zhuǎn)變的孕育期，因此便于增加貝氏體型鐵素體的數(shù)量;在奧氏體化過(guò)程中，凝固組織中形成的VC顆粒具有“釘扎”作用，阻礙了晶界的移動(dòng)和晶粒的長(zhǎng)大，細(xì)化了奧氏體的晶粒，從而為貝氏體提供了更多的有利形核位置，使得在等溫淬火過(guò)程中貝氏體的數(shù)量增加，并細(xì)化了貝氏體組織，使外圈中殘余奧氏體的量逐漸減少，針狀鐵素體的量逐漸增加且變得細(xì)小致密，且碳化物(Cr，F(xiàn)e)7C3、VC和V4C3的數(shù)量也隨之增多，大幅提高本發(fā)明的韌性、硬度、耐磨性能和接觸疲勞性能。
[0027]外圈的制備工藝中采用等溫淬火，置于硝酸鹽鹽浴中保溫，利用硝酸鹽的高比熱容進(jìn)行快速降溫，使奧氏體轉(zhuǎn)化成貝氏體，大幅度提高外圈的韌性，從而滿足軸承的實(shí)際需求，然后通過(guò)低溫回火，降低外圈的淬火殘留應(yīng)力和脆性，進(jìn)一步提高外圈的硬度和耐磨性。
【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為本發(fā)明提出的一種接觸疲勞性好的滾動(dòng)軸承的剖視圖。
[0029]圖2為本發(fā)明提出的一種接觸疲勞性好的滾動(dòng)軸承外圈結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0031]實(shí)施例1
[0032]如圖1和圖2所示，圖1為本發(fā)明提出的一種接觸疲勞性好的滾動(dòng)軸承的剖視圖，圖2為本發(fā)明提出的一種接觸疲勞性好的滾動(dòng)軸承外圈結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明提出的一種接觸疲勞性好的滾動(dòng)軸承，包括軸承外圈1、滾動(dòng)體2、軸承內(nèi)圈3，軸承外圈I的內(nèi)滾道面包括三個(gè)向軸承外圈I的內(nèi)側(cè)突出的凸起部11，三個(gè)凸起部11依次連接，在相鄰兩個(gè)凸起部11的連接處形成凹部12;凸起部11和凹部12均為弧線;三個(gè)凸起部11沿軸承外圈I的周向均勻分布在所述