專利名稱：提高預負荷軸承精度壽命的工藝方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種提高精密軸承精度保持性和壽命的工藝方法。
國內外精密軸承多采用預負荷軸承，預負荷可顯著提高軸承的回轉精度和剛度。目前，精密機床主軸軸承均采用預負荷軸承，在預負荷軸承中，軸承滾動體和套圈滾道之間不存在普通軸承的“游隙”，而存在過盈，即滾動體的直徑尺寸比內外套圈滾道間距離略大，此過盈量有幾微米至幾十微米，一般實心滾動體軸承的過盈量取下限，而空心滾子軸承取上限。然而此類預負荷精密軸承在較長時間的運轉過程中，滾動體的過盈量會逐漸磨損而使預負荷減小，因而軸承的精度和剛度也隨之下降，當“過盈量”完全磨損并在軸承中出現間隙時，則此種軸承即喪失精度而失效。
對于某些預負荷精密主軸承由于預過盈量很小，在高速運轉時，其精度壽命僅數百小時。
制造預負荷精密機床主軸軸承零件多采用CGr15鋼，其傳統的熱處理規(guī)范是把零件加熱至840-850℃，油淬，然后在150-170℃下回火，零件粗磨后再進行150℃穩(wěn)定回火，對于B級及C級精密軸承零件淬火后還要采用深冷處理?，F有軸承鋼熱處理規(guī)范是從普通軸承失效的主要形式一疲勞點蝕出發(fā)制定的，在其熱處理工藝中都嚴格控制淬火后鋼組織中殘余奧氏體的含量，越是高精度軸承控制其殘余奧氏體含量越少，一般都在5%以下，以求得軸承尺寸穩(wěn)定。
關于殘余奧氏體在鋼中的作用，以往多就其危害性開展研究，其中之一就是認為殘余奧氏體向馬氏體轉變時會使軸承零件變大，從而改變了零件尺寸精度，研究的目標是如何使鋼中殘余奧氏體量減少，以保持軸承零件的尺寸精度。在蘇聯出版的《軸承鋼的組織與性能》一書中的馬氏體轉變一章中指出，采用淬火及深冷處理(液氮-190℃)，使殘余奧氏體含量約為3.5%，以此作為精密軸承控制殘余奧氏體數量的方法。
近年來，國內外一些研究表明，在鋼中存在一定數量合理分布的殘余奧氏體對于提高材料接觸疲勞強度、磨損抗力及強韌性等都能起到有利作用?！督饘賹W報》1987年第一期，在“殘余奧氏體對18Cr2Ni4WA鋼接觸疲勞抗力的影響”一文中指出殘余奧氏體量處理10.4-50.79%的范圍，結果發(fā)現。在所試范圍中，殘余奧氏體量越高，其接觸疲勞抗力越大?！督饘贌崽幚怼冯s志1987年第三期，在“軋機軸承強韌化工藝的研究”一文中指出，鋼中呈片間分布的較多的殘余奧氏體有利于提高強韌性。在《磨料磨損及抗磨技術譯文集》中指出在馬氏體一碳化物組織中存在一些沿馬氏體片間分布的殘余奧氏體對提高耐磨性是有益的，試驗表明，在所使用工件表面，相轉變量越大，轉變層越深，其耐磨性越高。
本發(fā)明是從提高預負荷精密機床主軸軸承的精度壽命出發(fā)，突破傳統的觀點，即在精密軸承中殘余奧氏體含量越少越好，一般不超過5%的觀點，采取新的工藝手段，使軸承零件中含有一定數量合理分布且相對穩(wěn)定的殘余奧氏體，以提高其接觸疲勞抗力、強韌性和耐磨抗力。此外，本發(fā)明利用殘余奧氏體在交變應力作用下向馬氏體轉變的體積效應，來補償預負荷軸承滾動體及滾道的磨損量，使零件因磨損而降低的預負荷值繼續(xù)得以恢復，從而延長了預負荷精密軸承的精度壽命。
殘余奧氏體 向馬氏體轉變是在軸承運轉過程中，通過交變應力作用而逐漸進行的，其在貯存及運輸過程中并不發(fā)生這種轉變過程，因此軸承尺寸能保持其穩(wěn)定性。
本發(fā)明的具體工藝是將軸承零件加熱到850-950℃，淬火，然后在溫度為150-240℃的熱溶介質中保溫0.5-2小時而獲得10-50%的殘余奧氏體，再經過穩(wěn)定回火，使殘余奧氏體在時效中穩(wěn)定。當把精密軸承零件加熱到880℃，淬入160℃油中，保溫約1小時，然后200℃回火，則可獲得約15%的殘余奧氏體。
本發(fā)明利用原有熱處理工藝設備，在不增加生產難度的情況下，通過改善金屬材料性能以提高抗磨性及通過組織轉變的體積變化來補償磨損尺寸，它可成倍地提高預負荷精密機床軸承精度壽命。
權利要求
1.一種由GCr15鋼制成的預負荷精密軸承零件，金相組織的主成分為馬氏體，其中含有10-50%的合理分布且相對穩(wěn)定的殘余奧氏體，其熱處理工藝為將軸承零件加熱到850-950℃，淬火，在溫度為150-240℃的熱溶介質中保溫0.5-2小時，然后再經過穩(wěn)定回火，使殘余奧氏體在時效中穩(wěn)定。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種提高預負荷精密軸承精度保持性和壽命的工藝方法，它不同于精密軸承控制殘余奧氏體含量不能大于5％的傳統工藝。其熱處理規(guī)范為把軸承零件加熱到850-950℃，淬火，然后在150-240℃熱溶介質中保溫0.5-2小時，從而獲得由馬氏體和含量為10-50％的殘余奧氏體所組成的基體組織。該殘余奧氏體分布合理，且相對穩(wěn)定，其在軸承運行時，受交變應力的作用將向馬氏體轉變，同時伴隨有體積的膨脹，這種體積效應可恰當地彌補軸承運行中的磨損值，因而提高了預負荷軸承的精度壽命。
文檔編號F16C33/64GK1044155SQ8910000
公開日1990年7月25日 申請日期1989年1月10日 優(yōu)先權日1989年1月10日
發(fā)明者羅虹, 劉爾膺, 陳玉民 申請人:羅虹, 劉爾膺, 陳玉民