本發(fā)明涉及軸承制造技術(shù)，具體涉及一種基于鍛后控冷的軸承環(huán)鍛件組織快速球化方法。

背景技術(shù)：

軸承作為典型的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，制造工序多、流程長(zhǎng)，尤其對(duì)于軸承內(nèi)、外套圈(簡(jiǎn)稱軸承環(huán))，由于尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要通過鍛造和熱處理使其成形改性以提高軸承性能和壽命，從而進(jìn)一步增加了制造時(shí)間、能耗和成本。對(duì)于以高碳鉻軸承鋼為主要材質(zhì)的軸承環(huán)，通過預(yù)備熱處理使軸承環(huán)鍛件原始片狀珠光體組織球化轉(zhuǎn)變?yōu)橛设F素體基體和球狀碳化物組成的粒狀珠光體組織，以滿足后續(xù)成形加工需求，并為最終熱處理作組織準(zhǔn)備，是軸承環(huán)制造的必要工藝環(huán)節(jié)。目前，軸承工業(yè)生產(chǎn)中普遍采用的預(yù)備熱處理工藝為等溫球化，整個(gè)工藝流程通常需要十余小時(shí)，不僅時(shí)間長(zhǎng)、能耗高，而且軸承環(huán)鍛件表面氧化程度明顯，預(yù)備熱處理后還需要附加拋丸工序清除氧化皮，拋丸處理也易產(chǎn)生表面裂紋等缺陷。因此，改變常規(guī)的等溫球化工藝，在保障球化組織質(zhì)量的前提下縮短球化時(shí)間、降低能耗、減少氧化，對(duì)于降低軸承環(huán)制造成本具有重要的實(shí)際意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的在于提供一種基于鍛后控冷的軸承環(huán)鍛件組織快速球化方法，通過軸承環(huán)鍛件鍛后控制冷卻，匹配合理的球化工藝設(shè)計(jì)與過程規(guī)劃，可以有效實(shí)現(xiàn)片狀珠光體組織快速球化，減少軸承環(huán)鍛件球化時(shí)間和能源消耗，同時(shí)提高其表面質(zhì)量，避免后續(xù)拋丸處理。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案是：一種基于鍛后控冷的軸承環(huán)鍛件組織快速球化方法,包括以下實(shí)現(xiàn)步驟：

(1)鍛后控冷：將熱鍛、熱輾擴(kuò)成形后的軸承環(huán)鍛件進(jìn)行噴水快速冷卻(根據(jù)軸承環(huán)鍛件終鍛溫度和尺寸，合理控制冷卻水溫、終冷溫度和冷卻時(shí)間)；根據(jù)不同的軸承環(huán)鍛件成形工藝，采取不同的冷卻工藝條件，以減少冷卻形成的溫度應(yīng)力和避免裂紋產(chǎn)生；

熱鍛成形的軸承環(huán)鍛件，冷卻水溫可控制在50℃～60℃，終冷溫度可控制在500℃～600℃，水冷卻時(shí)間為5～8秒，然后自然冷卻至室溫；

熱輾擴(kuò)成形的軸承環(huán)鍛件，冷卻水溫可控制在70℃～80℃，終冷溫度可控制在400℃～500℃，水冷卻時(shí)間為9～12秒，然后自然冷卻至室溫；

冷卻時(shí)間可根據(jù)軸承環(huán)鍛件終鍛溫度、軸承環(huán)鍛件壁厚、冷卻水溫下的冷卻速度和終冷溫度等條件進(jìn)行計(jì)算確定，以確保軸承環(huán)鍛件充分均勻冷卻；

(2)快速球化：對(duì)冷卻后的軸承環(huán)鍛件在加熱爐中進(jìn)行合理地升溫、保溫和降溫，使組織快速球化；

合理規(guī)劃球化工藝過程，并控制升溫、降溫和保溫溫度與時(shí)間，以使組織充分球化，并控制球狀碳化物的尺寸和圓度?？焖偾蚧に囘^程可以規(guī)劃為加熱、保溫、降溫、再保溫和冷卻五個(gè)階段；加熱階段，將軸承環(huán)鍛件加熱至材料Ac₁+30～50℃，其中Ac₁為材料(軸承環(huán)鍛件)加熱時(shí)的臨界點(diǎn)溫度；保溫階段，將加熱后的軸承環(huán)鍛件保溫10～15min；降溫階段，采用分級(jí)降溫，先將保溫后的軸承環(huán)鍛件降溫至材料Ar₁以上40℃～60℃保溫3～5min，然后再降到材料Ar₁±10℃溫度，其中Ar₁為材料(軸承環(huán)鍛件)冷卻時(shí)的臨界點(diǎn)溫度；再保溫階段，將降溫后的軸承環(huán)鍛件保溫60～90min；冷卻階段，采用分級(jí)冷卻，先將完成保溫后的軸承環(huán)鍛件隨爐冷卻至400～600℃，然后再出爐空冷。

本發(fā)明的有益效果是：對(duì)于本發(fā)明提出的基于鍛后控冷的軸承環(huán)鍛件組織快速球化方法，首先通過合適冷卻方式和冷卻工藝條件下的軸承環(huán)鍛件鍛后控冷，使過冷奧氏體快速均勻冷卻，避免滲碳體不均勻析出和聚集，從而獲得滲碳體片層細(xì)小均勻的珠光體組織，為后續(xù)快速球化提供了有利的初始組織狀態(tài)；然后球化過程中通過合理的工藝參數(shù)匹配設(shè)計(jì)和升溫、保溫及降溫過程規(guī)劃，使材料在合適的組織條件和溫度作用下發(fā)生“離異共析反應(yīng)”，由不均勻濃度的奧氏體直接分解出滲碳體顆粒，形成粒狀離異珠光體組織，實(shí)現(xiàn)快速球化，從而取代傳統(tǒng)的由正常共析反應(yīng)生成的片狀珠光體長(zhǎng)時(shí)間等溫球化的過程，顯著減少了軸承環(huán)鍛件球化時(shí)間和能源消耗，避免了軸承環(huán)鍛件表面氧化，提高其表面質(zhì)量，避免后續(xù)拋丸處理，同時(shí)也可以減少鍛件鍛后冷卻時(shí)間，具有節(jié)能節(jié)時(shí)、縮短工藝流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量的有益作用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的軸承環(huán)鍛件快速球化工藝規(guī)程圖。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例

實(shí)施例1

以GCr15材質(zhì)某型號(hào)軸承環(huán)為例，鍛件采用熱鍛成形工藝，其基于鍛后控冷的組織快速球化方法按如下步驟實(shí)現(xiàn)：

(1)鍛后控冷：將熱鍛成形的軸承環(huán)鍛件采用60℃水冷卻5～8秒，使溫度快速降到500℃～600℃溫度區(qū)間，然后自然冷卻至室溫。

(2)快速球化：將冷卻后的軸承環(huán)鍛件按圖1所示球化工藝規(guī)程進(jìn)行快速球化，可以規(guī)劃為加熱、保溫、降溫、再保溫和冷卻五個(gè)階段。加熱階段，將軸承環(huán)鍛件加熱至800℃(Ac₁約為750℃)；保溫階段，將軸承環(huán)鍛件保溫10分鐘(800℃)；降溫階段，首先將軸承環(huán)鍛件降溫至760℃保溫3min(Ar₁約為700℃)，然后再降溫至710℃；再保溫階段，將軸承環(huán)鍛件保溫60min(710℃)；冷卻階段，將軸承環(huán)鍛件隨爐冷卻至400℃后出爐空冷。

實(shí)施例2

以GCr15SiMn材質(zhì)某型號(hào)軸承環(huán)為例，鍛件采用熱輾擴(kuò)成形工藝，其基于鍛后控冷的組織快速球化方法按如下步驟實(shí)現(xiàn)：

(1)鍛后控冷：將熱輾擴(kuò)成形后的軸承環(huán)鍛件采用80℃水冷卻9～12秒，使溫度快速降到400℃～500℃溫度區(qū)間，然后自然冷卻至室溫。

(2)快速球化：將冷卻后的軸承環(huán)鍛件按圖1所示球化工藝規(guī)程進(jìn)行快速球化，可以規(guī)劃為加熱、保溫、降溫、再保溫和冷卻五個(gè)階段。加熱階段，將軸承環(huán)鍛件加熱至800℃(Ac₁約為770℃)；保溫階段，將軸承環(huán)鍛件保溫15分鐘；降溫階段，首先將軸承環(huán)鍛件降溫至750℃保溫3min(Ar₁約為710℃)，然后再降溫至700℃；再保溫階段，將軸承環(huán)鍛件保溫90min(700℃)；冷卻階段，將軸承環(huán)鍛件隨爐冷卻至600℃后出爐空冷。

對(duì)本發(fā)明提出的基于鍛后控冷的軸承環(huán)鍛件組織快速球化方法實(shí)施效果與常規(guī)等溫球化進(jìn)行比較，結(jié)果如表1所示：相比常規(guī)等溫球化，本發(fā)明方法球狀碳化物直徑減小30～47％，圓度相當(dāng)，而時(shí)間則縮短約2/3～3/4。

表1.本發(fā)明方法與常規(guī)等溫球化工藝效果對(duì)比

上述實(shí)例說明，采用本發(fā)明方法能夠在顯著縮短球化時(shí)間的前提下獲得尺寸更小的碳化物顆粒，從而提高了組織球化效果。

本發(fā)明技術(shù)方法還適用于其它高碳鉻材料的軸承環(huán)鍛件，其方法與上述實(shí)施例相同，效果也相同，在此不逐一列舉實(shí)施例。