一种用于轴承内外圈应力控制的热处理方法与装置与流程

本发明涉及机械制造技术领域，具体地，涉及用于轴承内外圈应力控制的热处理方法与装置，更具体来说，涉及对用于轴承的环形工件进行热处理的方法、利用该方法对环形工件进行热处理的装置和环形工件。

背景技术：

在相关技术中，环形工件会应用于很多机械设备中作为其基础零部件来使用，其精度和使用寿命直接影响整个机械设备的质量水平，在各种环形工件中，轴承的内圈和外圈是机械制造领域最常用的环形工件。然而，虽然中国是轴承的制造大国，但国产高端轴承(如航空轴承、高铁轴承)的使用寿命与发达国家相比仍有很大差距。

在轴承等环形工件的使用过程中，其失效有多种形式，在工作面(也即轴承的滚道面，与轴承中的滚珠接触的表面，即外圈的内表面和内圈的外表面)的破坏以及其亚表面的疲劳剥落是其最主要的失效形式之一。根据疲劳机理中的最大切应力理论，轴承的内圈和外圈等环形工件在运转时，最易在轴承的内圈或者外圈等环形工件的表面下最大切应力深度处产生疲劳源而导致轴承失效，而且亚表面存在拉应力或者不均匀残余应力将导致其疲劳寿命降低，故若能在轴承的内圈或外圈等环形工件的工作面形成较为均匀的压应力，将有助于提高轴承的疲劳寿命。然而，目前本行业内并没有较好的在轴承内圈或者外圈等环形工件的工作面形成较均匀的压应力的方法。

因而，现有的对用于轴承的环形工件进行处理的相关技术仍有待改进。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种操作简单、方便、容易实现、易于工业化生产、可以有效在用于轴承的环形工件的工作面或亚表面形成较为均匀的压应力、不会对环形工件的微观组织形态产生不良影响、或者可在不改变工作面的硬度、韧性的前提下、显著提高用于轴承的环形工件的使用寿命的对用于轴承的环形工件进行热处理的方法。

在本发明的一个方面，本发明提供了一种对用于轴承的环形工件进行热处理的方法。根据本发明的实施例，本发明提供了一种对环形工件进行热处理的方法，所述环形工件包括相对设置的工作面和非工作面，工作面与非工作面中的一个是环形工件的内表面，工作面与非工作面中的另一个是环形工件的外表面，所述方法包括对非工作面进行加热处理，同时对工作面进行第一冷却处理；对环形工件进行第二冷却处理。发明人发现，该方法操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，且可以有效在所述环形工件的工作面及其亚表面形成较为均匀的压应力，且并不会对所述环形工件的微观组织形态产生不良影响，可在将环形工件使用之前，在不改变工作面的硬度和韧性的前提下，显著提高环形工件的使用寿命。

根据本发明的实施例，所述加热处理为中频加热处理。

根据本发明的实施例，所述中频加热处理满足以下条件的至少之一：频率对应的涡流标准渗透深度为所述环形工件的厚度的五分之一至三分之一；所述环形工件的最高温度不高于形成所述环形工件的材料的共析转变温度；至所述环形工件的中心面的温度为380℃～420℃时停止。

根据本发明的实施例，在进行所述中频加热处理的同时，对所述非工作面进行第三冷却处理。

根据本发明的实施例，所述第三冷却处理为风冷处理。

根据本发明的实施例，所述第一冷却处理使所述工作面的温度不高于200℃。

根据本发明的实施例，所述第一冷却处理为风冷处理。

根据本发明的实施例，所述第二冷却处理为分别对所述工作面和所述非工作面进行风冷处理。

根据本发明的实施例，在对所述环形工件进行所述第二冷却处理之后，还包括以下至少之一：对所述环形工件进行第一回火处理，所述第一回火处理的温度不高于200℃；对所述环形工件进行退磁处理；对所述环形工件进行精磨加工处理。

根据本发明的实施例，所述第一回火处理的时间不低于60min。

根据本发明的实施例，在对所述非工作面进行所述加热处理，同时对所述工作面进行所述第一冷却处理之前，所述方法还包括：对所述非工作面进行预加热处理并将所述环形工件冷却至室温。

根据本发明的实施例，所述预加热处理包括淬火处理以及第二回火处理。

在本发明的另一个方面，本发明提供了一种利用前面所述的方法对所述用于轴承的环形工件进行热处理的装置。根据本发明的实施例，该装置包括：环形加热组件，所述环形加热组件适于对所述非工作面进行所述加热处理；第一冷却组件，所述第一冷却组件具有第一环形冷却部，所述第一环形冷却部沿所述环形加热组件的周向延伸，且所述第一环形冷却部适于对所述工作面进行所述第一冷却处理。发明人发现，该装置结构简单、成本较低，可以较好地实现前面所述的对环形工件进行热处理的方法，有效在所述环形工件的工作面及其亚表面形成较为均匀的压应力，且并不会对所述环形工件的微观组织形态产生不良影响，可在将环形工件使用之前，在不改变工作面的硬度和韧性的前提下，显著提高环形工件的使用寿命。

根据本发明的实施例，所述装置还包括：冷却机，所述冷却机设置在所述环形加热组件的一侧。

根据本发明的实施例，所述第一冷却组件还包括第一冷却管道，所述第一冷却管道连通所述冷却机和所述第一环形冷却部。

根据本发明的实施例，该装置还包括：移动组件，所述移动组件与所述环形加热组件相连接，用于使所述环形加热组件相对于所述环形工件摆动。

根据本发明的实施例，所述装置还包括第二冷却组件，所述第二冷却组件具有第二环形冷却部，所述第二环形冷却部沿所述环形加热组件周向延伸，且所述第二环形冷却部适于对所述非工作面进行所述第三冷却处理。

根据本发明的实施例，所述第二冷却组件还包括第二冷却管道，所述第二冷却管道连通所述冷却机和所述第二环形冷却部。

根据本发明的实施例，当所述工作面是所述环形工件的内表面，所述非工作面是所述环形工件的外表面时，所述装置包括：所述环形加热组件，所述环形加热组件位于所述环形工件的外侧，并沿所述环形工件的周向延伸；所述冷却机，所述冷却机设置在所述环形加热组件的一侧；所述第一冷却组件，所述第一冷却组件包括第一环形冷却部和第一冷却管道，其中，所述第一环形冷却部位于所述环形工件的内侧，并沿所述环形工件的周向延伸；所述第一冷却管道连通所述冷却机和所述第一环形冷却部；所述移动组件，所述移动组件设置在所述环形加热组件的外表面上，且位于所述环形加热组件的底部，并与所述环形加热组件相连接；以及第二冷却组件，所述第二冷却组件包括第二环形冷却部和第二冷却管道，其中，所述第二环形冷却部位于所述环形工件的一侧，并沿所述环形工件的周向延伸；所述第二冷却管道连通所述冷却机和所述第二环形冷却部。

根据本发明的实施例，当所述工作面是所述环形工件的外表面，所述非工作面是所述环形工件的内表面时，所述装置包括：所述环形加热组件，所述环形加热组件位于所述环形工件的内侧，并沿所述环形工件的周向延伸；所述冷却机，所述冷却机设置在所述环形加热组件的一侧；所述第一冷却组件，所述第一冷却组件包括第一环形冷却部和第一冷却管道，其中，所述第一环形冷却部位于所述环形工件的外侧，并沿所述环形工件的周向延伸；所述第一冷却管道连通所述冷却机和所述第一环形冷却部；所述移动组件，所述移动组件设置在所述环形加热组件的侧面，并与所述环形加热组件相连接；以及第二冷却组件，所述第二冷却组件包括第二环形冷却部和第二冷却管道，其中，所述第二环形冷却部位于所述环形工件的一侧，并沿所述环形工件的周向延伸；所述第二冷却管道连通所述冷却机和所述第二环形冷却部。

在本发明的又一个方面，本发明提供了一种用于轴承的环形工件。根据本发明的实施例，该用于轴承的环形工件是通过前面所述的方法进行过热处理的。发明人发现，该环形工件的工作面及其亚表面形成了较为均匀的压应力，微观组织形态较佳，且在环形工件的工作面具有较高的硬度和韧性的前提下，使用寿命长。

根据本发明的实施例，所述环形工件为轴承的内圈或外圈。

附图说明

图1显示了本发明在环形工件的工作面形成均匀的压应力状态的原理图。

图2a显示了本发明一个实施例的环形工件的平面结构示意图。

图2b显示了本发明另一个实施例的环形工件的平面结构示意图。

图3显示了本发明一个实施例的对环形工件进行热处理的方法的流程示意图。

图4显示了本发明另一个实施例的对环形工件进行热处理的方法的流程示意图。

图5显示了本发明又一个实施例的对环形工件进行热处理的方法的流程示意图。

图6显示了本发明再一个实施例的对环形工件进行热处理的方法的流程示意图。

图7显示了本发明再一个实施例的对环形工件进行热处理的方法的流程示意图。

图8显示了本发明再一个实施例的对环形工件进行热处理的方法的流程示意图。

图9a显示了本发明一个实施例的对环形工件进行热处理的装置的平面结构示意图。

图9b显示了本发明另一个实施例的对环形工件进行热处理的装置的平面结构示意图。

图10显示了本发明图9a实施例中对环形工件进行热处理的装置的a-a截面的结构示意图。

图11显示了本发明另一个实施例的对环形工件进行热处理的装置的截面的结构示意图。

图12显示了本发明又一个实施例的对环形工件进行热处理的装置的截面的结构示意图。

图13显示了本发明再一个实施例的对环形工件进行热处理的装置的截面的结构示意图。

图14显示了本发明再一个实施例的对环形工件进行热处理的装置的截面的结构示意图。

图15显示了本发明一个具体实施例的对环形工件进行热处理的装置的截面的结构示意图。

图16显示了本发明另一个具体实施例的对环形工件进行热处理的装置的截面的结构示意图。

附图标记：

d：环形工件的厚度1：环形工件10：工作面20：非工作面30：中心面100：对环形工件进行热处理的装置110：环形加热组件121：第一环形冷却部122：第一冷却管道130：冷却机140：移动组件151：第二环形冷却部152：第二冷却管道

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

本发明是基于发明人的以下发现而完成的：

在对用于轴承的环形工件进行热处理时，参照图1(需要说明的是，图1中示出的为环形工件在进行加热处理时截面的结构示意图；且在图1中，第i象限表示拉应力，第ii象限表示压应力)，首先对用于轴承的环形工件的非工作面20进行加热处理(例如，可以使用环形加热组件110对非工作面20进行加热处理)，同时对环形工件的工作面10进行冷却处理(冷却处理的装置图中未示出)，可以使得用于轴承的环形工件的非工作面20产生塑性变形并在环形工件冷却以后，于非工作面20形成拉应力状态，而工作面10形成较为均匀的压应力状态(参照图1中的c；另外，需要说明的是，在本文中，所述非工作面20是指环形工件在使用时，不会发生磨损的表面；所述工作10面是指环形工件在进行使用时，较易发生磨损的表面)。具体地，首先，在对用于轴承的环形工件进行热处理之前，可以认为其整体处于无残余应力状态(参照图1中的a)；然后，在对所述环形工件的非工作面20进行加热的过程中，所述用于轴承的环形工件的非工作面20由于温度的升高而导致产生塑性压缩形变，与非工作面20相对的工作面10由于温度较低而不会发生塑性变形，从而在非工作面20产生压应力，工作面10产生拉应力(参照图1中的b)；最后，当将用于轴承的环形工件冷却到室温后，所述用于轴承的环形工件的所述非工作面20由于之前产生的塑性压缩形变无法回复而产生拉应力，因而可以在于所述非工作面20相对的所述工作面10形成较为均匀的压应力状态(参照图1中的c)。

基于此，在本发明的一个方面，本发明提供了一种对用于轴承的环形工件进行热处理的方法。根据本发明的实施例，本发明提供了一种对环形工件进行热处理的方法，参照图2a和图2b，所述环形工件1包括相对设置的工作面10和非工作面20，工作面10与非工作面20中的一个是环形工件的内表面，工作面与非工作面中的另一个是环形工件的外表面，其中，既可以是工作面10是环形工件的内表面，非工作面20是环形工件的外表面(结构示意图参照图2a)；也可以是工作面10是环形工件的外表面，非工作面20是环形工件的内表面(结构示意图参照图2b)。参照图3，所述方法包括：

s100：对非工作面进行加热处理，同时对工作面进行第一冷却处理。

根据本发明的实施例，对非工作面进行加热处理的方式为中频加热处理。由此，由于中频加热处理可以通过感应产生较高密度的磁力线，并切割所述非工作面，使得非工作面中产生较大的涡流，从而使环形工件中非工作面处的自由电子流动而产生热量，由于热量在环形工件内自身产生，故而该加热方式升温速度快，氧化较少，易于工业化生产。

根据本发明的实施例，进一步地，发明人经过对所述中频加热处理的频率进行了深入的考察和大量实验验证后发现，由于所述中频加热处理的频率与形成所述环形工件的材料的导电性、磁导率以及厚度有关，故而采用“中频”进行加热(需要说明的是，本领域技术人员可以理解，本发明中所述的“中频”即是指频率范围为300khz～3000khz的频率，在本发明的一些实施例中，所述频率可以是300khz、500khz、800khz、1000khz、1500khz、2000khz或者3000khz等)，可以适用于相关技术中大多数规格和材料的环形工件，故而使用范围广，易于产业化。

根据本发明的实施例，更进一步地，发明人进一步对所述中频加热处理的频率进行了优化，发明人发现，在所述中频加热处理所用的电源允许的条件下，所述中频加热处理的频率对应的涡流标准渗透深度可以是所述环形工件厚度d(参照图2a)的五分之一至三分之一(需要说明的是，涡流标准渗透深度是指当前面所述涡流的密度衰减到环形工件的非工作面的1/e时的渗透深度)。在本发明的一些实施例中，所述中频加热处理的频率对应的涡流标准渗透深度可以具体为所述环形工件厚度d的五分之一、四分之一或者三分之一，其中，发明人通过大量周密的实验惊喜地发现，当所述中频加热处理的频率对应的涡流标准渗透深度为所述环形工件的厚度d的四分之一时，对所述非工作面的加热效果较好。

根据本发明的实施例，另外，发明人发现，所述环形工件的尺寸越小，导电性越差，磁导率越小，其所需要的中频加热处理的频率越高；所述环形工件的尺寸越大，导电性越好，磁导率越大，其所需要的中频加热处理的频率越低，在本发明所述的方法实际应用时，可以根据所述环形工件的尺寸、导电性和磁导率来选择所述中频加热处理的频率。

根据本发明的实施例，发明人对所述中频加热过程中的功率进行了大量深入的考察与实验验证后发现，在所述中频加热过程中，当所述中频加热处理的功率使所述环形工件的最高温度不高于形成所述环形工件的材料的共析转变温度时(需要说明的是，此处的共析转变温度是指在形成环形工件的材料中，有两种或者两种以上的固相(新相)，从同一固相(母相)中一起析出而发生相变时的温度；且本领域技术人员可以理解，所述中频加热处理的温度越高，则所述环形工件的温度越高)，对所述非工作面的加热效果较好。

根据本发明的实施例，进一步地，为了在所述中频加热处理过程中，控制所述环形工件的最高温度不高于形成所述环形工件的材料的共析转变温度，在本发明的另一些实施例中，参照图4，在进行所述中频加热处理的同时，对所述非工作面进行第三冷却处理，以使得所述环形工件的非工作面的温度不会过高，也即所述方法包括：

s100’：对非工作面同时进行中频加热处理和第三冷却处理，同时对工作面进行第一冷却处理。

根据本发明的实施例，所述中频加热处理的工艺条件、参数等，均与前面所述相同，在此不再过多赘述。

根据本发明的实施例，所述第三冷却处理为风冷处理，所述风冷处理的目的在于使得所述环形工件的非工作面在进行中频加热处理时，其温度不会过高，该第三冷却处理的工艺条件、参数等可以根据实际需要进行灵活选择，在此不再过多赘述。

根据本发明的实施例，另外，发明人发现，对所述环形工件加热的面积越大，环形工件的厚度d越厚、和导热系数越大，其所需要的中频加热处理的功率越高；对所述环形工件加热的面积越小，环形工件的厚度d越薄、导热系数越小，其所需要的中频加热处理的功率越低，在本发明所述的方法实际应用时，可以根据所述环形工件的尺寸和形成环形工件的材料的导热系数来选择所述中频加热处理的功率。

根据本发明的实施例，发明人对所述中频加热处理的时间进行了深入的考察与大量的实验验证后发现，所述中频加热处理的时间与所述环形工件的体积有关，当所述中频加热处理使得所述环形工件的中心面30(参照图2a，需要说明的是，此处的中心面30是指通过环形工件的工作面与非工作面之间的中心点的环面)的温度为380℃～420℃时，即可停止所述中频加热处理。在本发明的一些实施例中，所述温度可以是380℃、390℃、400℃、410℃或者420℃等。由此，可以在所述非工作面产生较为合适的塑性变形，从而中频加热处理的效果较好，若过早或者过晚结束所述中频加热处理，则可能会导致所述非工作面的压应力形成的较为不均，从而环形工件的使用寿命较差。

根据本发明的实施例，如前所述，本领域技术人员可以理解，当所述环形工件的体积越大时，所述中频加热处理的时间越长；当所述环形工件的体积约小时，所述中频加热处理的时间可以越短，由此，在本发明所述的方法实际应用时，可以根据所述环形工件的体积来选择所述中频加热处理的时间。

根据本发明的实施例，所述第一冷却处理使所述工作面的温度不高于200℃。在本发明的一些实施例中，所述第一冷却处理的所述工作面的温度不高于120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或者200℃等。由此，所述工作面的温度不会过高，在此温度下，形成所述环形工件的材料不会发生塑形变形，可以使得经过本发明所述的方法处理过的环形工件工作面进一步形成较为均匀的压应力状态；另外，该温度适于本领域内常用的形成环形工件的材料，由此，适用范围广泛，商业前景好。

根据本发明的实施例，所述第一冷却处理为风冷处理，所述第一冷却处理的工艺条件、参数等可以根据实际需要进行灵活选择，在此不再过多赘述。由此，操作简单、方便，容易实现，且易于工业化生产。

s200：对环形工件进行第二冷却处理。

根据本发明的实施例，所述第二冷却处理为分别对所述工作面和所述非工作面进行风冷处理。由此，当在s100(对非工作面进行加热处理，同时对工作面进行第一冷却处理)中的第一冷却处理为风冷处理时，在s200(对环形工件进行第二冷却处理)中，可以直接继续对所述工作面进行风冷处理，同时也对所述非工作面进行风冷处理，操作较为简单、方便，容易实现，且易于工业化生产。

根据本发明的实施例，第二冷却处理的工艺条件、参数等可以根据实际需要进行灵活选择，在此不再过多赘述。

在本发明的另一些实施例中，参照图5，在对所述环形工件进行所述第二冷却处理之后，还可以包括：

s300：对所述环形工件进行第一回火处理，所述第一回火处理的温度不高于200℃。

根据本发明的实施例，所述第一回火处理的温度可以具体是150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或者200℃等。由此，可以较好地消除所述环形工件表面的应力集中问题，从而进一步增强所述环形工件结构的稳定性，使得其耐用性好。

根据本发明的实施例，所述第一回火处理的时间不低于60min。在本发明的一些实施例中，所述第一回火处理的时间可以是60min、90min、120min、150min、180min或者200min等。由此，可以较好地消除所述环形工件表面的应力集中问题，从而进一步增强所述环形工件结构的稳定性，使得其耐用性好。

在本发明的又一些实施例中，参照图6，在对所述环形工件进行所述第二冷却处理之后，还可以包括(需要说明的是，此处在本发明的方法中，在对所述环形工件进行所述第二冷却处理之后，已经包括s300的情况说明，本领域技术人员可以理解，在对所述环形工件进行所述第二冷却处理之后，直接进行s400也应落在本发明的保护范围内，且下文中的s500、s10与s400同理，下文中不再过多赘述)：

s400：对所述环形工件进行退磁处理。

根据本发明的实施例，所述退磁处理为自动退磁处理，所述自动退磁处理的工艺条件、参数等均不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。由此，操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，且可以进一步提高所述环形工件的疲劳寿命。

在本发明的再一些实施例中，参照图7，在对所述环形工件进行所述第二冷却处理之后，还可以包括：

s500：对所述环形工件进行精磨加工处理。

根据本发明的实施例，所述精磨加工处理的工艺条件、参数等均不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。由此，操作简单、方便，容易实现，易于工业化生产，且可以使得所述环形工件适于使用，易于产业化。

在本发明的再一些实施例中，参照图8，在对所述非工作面进行所述加热处理，同时对所述工作面进行所述第一冷却处理之前，所述方法还包括：

s10：对所述非工作面进行预加热处理并将所述环形工件冷却至室温。

根据本发明的实施例，所述预加热处理包括淬火处理以及第二回火处理，所述淬火处理和所述第二回火处理的工艺条件、参数等均不受特别限制，只要满足要求，本领域技术人员可以根据需要进行灵活选择。由此，可以细化所述环形工件的微观组织，进而与s100相配合，进一步使得所述环形工件的使用寿命较长，质量较好。

根据本发明的实施例，本领域技术人员可以理解，在本发明的实施例中，所述环形工件是通过对环形工件毛坯件进行正火处理和球化退火处理后，进行机加工而形成的，在此不再过多赘述。

在本发明的另一个方面，本发明提供了一种利用前面所述的方法对用于轴承的所述环形工件进行热处理的装置100。根据本发明的实施例，参照图9a和图9b中的左图，该装置100包括：环形加热组件110，所述环形加热组件110适于对所述非工作面20进行所述加热处理(参照图9a和图9b中的右图)；第一冷却组件，所述第一冷却组件具有第一环形冷却部121(图中仅示出第一冷却组件的第一环形冷却部121)，所述第一环形冷却部121沿所述环形加热组件110的周向延伸，且所述第一环形冷却部121适于对所述工作面10进行所述第一冷却处理。发明人发现，该装置100结构简单、成本较低，可以较好地实现前面所述的对环形工件进行热处理的方法，有效在所述环形工件的工作面及其亚表面形成较为均匀的压应力，且并不会对所述环形工件的微观组织形态产生不良影响，可在将环形工件使用之前，在不改变工作面的硬度和韧性的前提下，显著提高环形工件的使用寿命。

根据本发明的实施例，当所述非工作面20为所述环形工件的外表面，所述工作面10为所述环形工件的内表面时，利用所述装置100对所述环形工件进行热处理时的平面结构示意图如图9a中的右图所示；当所述非工作面20为所述环形工件的内表面，所述工作面10为所述环形工件的内表面时，利用所述装置100对所述环形工件进行热处理时的平面结构示意图如图9b中的右图所示。

根据本发明的实施例，下面以所述非工作面20为所述环形工件的外表面，所述工作面10为所述环形工件的内表面为例来说明该装置的具体结构。首先，需要说明的是，在下文中，为描述方便，有部分描述存在环形工件，且图中也示出了环形工件，但本领域技术人员可以理解，这是仅仅是为了示出该装置在对环形工件进行热处理时的整体结构，并不代表该装置本身具有一个环形工件，该装置的结构仍然以权利要求所限定的结构为准。参照图10，为图9a实施例中右图的a-a截面的结构示意图。

在本发明的另一些实施例中，参照图11，所述装置还可以包括冷却机130，所述冷却机130设置在所述环形加热组件110的一侧。具体地，当所述第一冷却处理为风冷处理时，所述冷却机130可以是风机。由此，该装置结构简单、成本较低，易于实现产业化。

在本发明的又一些实施例中，参照图12，所述第一冷却组件还包括第一冷却管道122，所述第一冷却管道122连通所述冷却机130和所述第一环形冷却部121。具体地，当所述第一冷却处理为风冷处理时，所述冷却机130为风机，所述第一环形冷却部121为出风口，所述第一冷却管道122连通所述冷却机130和所述第一环形冷却部121，通过冷却机130输出冷风至所述第一冷却管道122，第一冷却管道122输送冷风至所述第一环形冷却部121，第一环形冷却部121输出冷风(输出冷风的方向如图中箭头所示)，进而对所述环形工件的所述工作面10进行所述第一冷却处理。由此，该装置结构简单、成本较低，易于实现产业化。

在本发明的再一些实施例中，参照图13，该装置还包括：移动组件140，所述移动组件140与所述环形加热组件110相连接，用于使所述环形加热组件110相对于所述环形工件摆动(如图中箭头所示的方向)。本领域技术人员可以理解，所述移动组件140使所述环形加热组件110相对于所述环形工件摆动的原理不受特别限制，该移动组件140可采用相关技术中的装置，移动组件140与所述环形加热组件110通过控制电机的正反转使得所述环形加热组件110相对于所述环形工件摆动。由此，由于环形加热组件110在加热的过程中可以相对于环形工件摆动，故可以使得环形加热组件110对所述环形工件的非工作面20加热得更加均匀，加热处理的效果更好，进一步使得所述环形工件的工作面形成较为均匀的压应力状态。

在本发明的再一些实施例中，参照图14，所述装置还包括第二冷却组件，所述第二冷却组件具有第二环形冷却部151，所述第二环形冷却部151沿所述环形加热组件110周向延伸，且所述第二环形冷却部151适于对所述非工作面20进行所述第三冷却处理；另外，所述第二冷却组件还包括第二冷却管道152，所述第二冷却管道152连通所述冷却机130和所述第二环形冷却部151。具体地，当所述第三冷却处理为风冷处理时，所述冷却机130为风机，所述第二环形冷却部151为出风口，所述第二冷却管道152连通所述冷却机130和所述第二环形冷却部151，通过冷却机130输出冷风至所述第二冷却管道152，第二冷却管道152输送冷风至所述第二环形冷却部151，第二环形冷却部151输出冷风(输出冷风的方向如图中箭头所示)，进而对所述环形工件的所述非工作面20进行所述第三冷却处理。由此，该装置结构简单、成本较低，易于实现产业化。

根据本发明的实施例，另外，本领域技术人员可以理解，在图10至图14所示出的结构中，可以通过相关技术中的固定装置将各个结构之间的相对位置固定住，所述固定装置可以是支架、夹具等，本领域技术人员可以根据实际需要进行灵活选择，在此不再过多赘述。

在本发明一些具体的实施例中，参照图15，当所述工作面10是所述环形工件1的内表面，所述非工作面20是所述环形工件1的外表面时，所述装置包括：所述环形加热组件110，所述环形加热组件110位于所述环形工件的外侧，并沿所述环形工件1的周向延伸；所述冷却机，所述冷却机设置在所述环形加热组件的一侧(图15中未示出，其相对位置可参见图11至图14)；所述第一冷却组件，所述第一冷却组件包括第一环形冷却部121和第一冷却管道122，其中，所述第一环形冷却部121位于所述环形工件的内侧，并沿所述环形工件1的周向延伸；所述第一冷却管道122连通所述冷却机和所述第一环形冷却部121；所述移动组件140，所述移动组件140设置在所述环形加热组件110的部分外表面上，且位于所述环形加热组件110的底部，并与所述环形加热组件110相连接；以及第二冷却组件，所述第二冷却组件包括第二环形冷却部151和第二冷却管道152，其中，所述第二环形冷却部151位于所述环形工件1的一侧，并沿所述环形工件1的周向延伸；所述第二冷却管道152连通所述冷却机和所述第二环形冷却部151。在利用图15所示的装置对环形工件进行热处理时，前面所述的第一冷却处理、第二冷却处理以及第三冷却处理均为风冷处理，风均由第一冷却管道122以及第二冷却管道152自冷却机传输至第一环形冷却部121以及第二环形冷却部152，从而分别实现对所述工作面10和所述非工作面20的冷却处理(风向如图15中的虚线箭头所示)。由此，可以有效对所述环形工件1进行前面所述的热处理，从而有效得到工作面10的压应力状态较为均匀的环形工件1。

在本发明另一些具体的实施例中，参照图16，当所述工作面10是所述环形工件1的外表面，所述非工作面20是所述环形工件1的内表面时，所述装置包括：所述环形加热组件110，所述环形加热组件110位于所述环形工件的内侧，并沿所述环形工件1的周向延伸；所述冷却机，所述冷却机设置在所述环形加热组件的一侧(图16中未示出，其相对位置可参见图11至图14)；所述第一冷却组件，所述第一冷却组件包括第一环形冷却部121和第一冷却管道122，其中，所述第一环形冷却部121位于所述环形工件的外侧，并沿所述环形工件1的周向延伸；所述第一冷却管道122连通所述冷却机和所述第一环形冷却部121；所述移动组件140，所述移动组件140设置在所述环形加热组件110的部分外表面上，且位于所述环形加热组件110的一侧，并与所述环形加热组件110相连接；以及第二冷却组件，所述第二冷却组件包括第二环形冷却部151和第二冷却管道152，其中，所述第二环形冷却部151位于所述环形工件1的一侧，并沿所述环形工件1的周向延伸；所述第二冷却管道152连通所述冷却机和所述第二环形冷却部151。在利用图16所示的装置对环形工件1进行热处理时，前面所述的第一冷却处理、第二冷却处理以及第三冷却处理均为风冷处理，风均由第一冷却管道122以及第二冷却管道152自冷却机传输至第一环形冷却部121以及第二环形冷却部152，从而分别实现对所述工作面10和所述非工作面20的冷却处理(风向如图16中的虚线箭头所示)。由此，可以有效对所述环形工件1进行前面所述的热处理，从而有效得到工作面10的压应力状态较为均匀的环形工件1。

在本发明的又一个方面，本发明提供了一种用于轴承的环形工件。根据本发明的实施例，参照图2a和图2b，该用于轴承的环形工件1是通过前面所述的方法进行过热处理的。发明人发现，该环形工件1的工作面10及其亚表面形成了较为均匀的压应力，微观组织形态较佳，且在环形工件1的工作面10具有较高的硬度和韧性的前提下，使用寿命长。

根据本发明的实施例，所述环形工件1可以为轴承的内圈或外圈。由此，应用领域广泛，可以显著提高使用该轴承的机械设备的使用寿命，大大提高国民生产力。

根据本发明的实施例，进一步地，该轴承还具有常规轴承的结构和部件，例如滚珠等，在此不再过多赘述。

下面详细描述本发明的实施例。

实施例1

对gcr15型轴承的外圈(厚度为20mm)的进行热处理的方法：

1、对轴承外圈的毛坯件进行预先热处理，包括正火处理和球化退火处理，之后对轴承的外圈进行机加工，然后进行中间热处理，包括淬火处理和低温回火处理。

2、使用固定装置将前面所述轴承的外圈固定到如图15中环形工件1的位置，然后开始进行中频加热处理，并左右摆动加热线圈，以保证加热均匀，频率为2khz，加热功率为25kw，以使轴承的外圈的最高温度低于720℃，加热时间为120s，以控制轴承的外圈的中心层温度达到400℃。

3、加热的同时对轴承的外圈内侧的滚道面(图15中的工作面10)进行风冷处理，风冷处理的功率是2kw，以保证滚道面的温度低于150℃。

4、停止加热后，继续对滚道面进行风冷处理，并同时对非滚道面(图15中的非工作面20)进行风冷处理。

5、对冷却至常温的轴承的外圈进行低温回火处理，温度不高于170℃，时间为200min。

6、对轴承的外圈进行自动消磁处理。

7、对轴承的外圈滚道进行精磨加工处理，得到经过热处理的gcr15型轴承的外圈。

8、对获得的轴承外圈进行x射线应力测定，得到轴承工作面的应力范围为-312mpa～-419mpa，均方差为31mpa，表明该热处理方法在工作面获得了相对均匀的压应力。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。