一种高耐磨轴承的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轴承技术领域，尤其涉及一种高耐磨轴承。
【背景技术】
[0002]轴承是机械传动机构中的支撑件，用于确定旋转轴与其它零件相对运动位置，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，它的质量及承载能力直接影响机械整机的工作性能。
[0003]高碳铬轴承钢是轴承钢中的一个大种类，为制造轴承和轴承零件的最常用钢种。现有高碳铬轴承钢热处理工艺为:淬火加热830?850°C，保持适当的时间后进入30?80°C的油中淬火，随后在150?180 °C的回火炉中回火一定的时间。该常规热处理工艺获得材料晶粒度只能达到8级，接触疲劳强度低，耐磨性差，寿命可靠性较差。
[0004]这种常规热处理工艺越来越满足不了对于高可靠性、高舒适性的机械零部件发展需求，如发动机摇臂轴承比较特殊苛刻的使用工况下，使轴承无法适应其特殊的温度、负荷、润滑条件。
【发明内容】
[0005]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种高耐磨轴承，耐磨性能和韧性优异，硬度高，接触疲劳性能好，使用寿命长。
[0006]本发明提出的一种高耐磨轴承，包括轴承外圈、滚动体、轴承内圈，轴承外圈的内滚道面包括三个向轴承外圈的内侧突出的凸起部，三个凸起部依次连接，在相邻两个凸起部的连接处形成凹部；凸起部和凹部均为弧线;三个凸起部沿轴承外圈的周向均匀分布在所述内滚道面上。
[0007]优选地，轴承外圈的组分按重量百分比包括:C:0.6?0.8%，S1:0.5?0.6%，Mn:0.3?0.4%，W:0.1?0.2%，V:0.2?0.3%，Nb:0.05?0.08%，A1:0.15?0.25%，Cr:1.I?1.3%，B:0.02 ?0.05%，Ce:0.007 ?0.01%，S< 0.015% ,P<0.02%，余量为 Fe。
[0008]本发明中各元素作用如下:
[0009]碳(C):作为形成石墨球的主要元素，可以有效的控制石墨个数及石墨大小，同时，适当的碳当量可以使铁液易于流动，增加铁液的充型能力，减少缩松缩孔，提高铸件的致密性，但是碳含量过高，容易产生石墨漂浮，影响铸铁的性能，还会降低钢的耐大气腐蚀能力，增加钢的冷脆性和时效敏感性。
[0010]硅(Si):作为强烈促进石墨化的元素，又能起到孕育的效果。较高的含硅量对铸件的浇注及自补缩都有很大的好处，能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，。硅含量高些，对形成球状石墨有利，但硅含量超过3.0%时，冲击韧性会急剧降低，还能降低钢的焊接性能。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用。
[0011]锰(Mn):可以扩大奥氏体区，增强了奥氏体的稳定性；固溶在基体和碳化物中，可以强化基体，提尚硬度，提尚基体的洋透性。但是，$父尚的含猛量会弓丨起晶粒粗大，且极易富集到共晶团的边界形成珠光体或碳化物。严重时碳化物形成网状，极大地影响了材料的韧性。
[0012]铬(Cr):可提高淬透性，能显著提高强度、硬度和耐磨性，还能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，但会降低塑性和韧性，同时也是碳化物形成元素，在球墨铸铁中，它能与碳生成M3C型碳化物可以作为有效的硬质点弥散分布在基体上，提高材料的硬度及耐磨度。经试验发现证实:含Cr0.5%，碳化物约占15?20%，满足实际需求。
[0013]钒(V):作为钢的优良脱氧剂，可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
[0014]钨(W):可与碳形成碳化钨，具有很高的硬度和耐磨性，能显著提高红硬性和热强性。
[0015]铌(Nb):能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度、抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力，改善焊接性能，防止晶间腐蚀现象，但塑性和韧性有所下降。
[0016]铝(Al):作为钢中常用的脱氧剂，可细化晶粒，提高冲击韧性，还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，与铬、硅合用可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力;但会影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
[0017]硼(B):钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热乳性能，提高强度。
[0018]铈(Ce):影响钢中非金属夹杂物的类型、数量和形态，净化钢质，减少了Al2O3对疲劳性能的危害，对高周疲劳和低周疲劳都很有利，促进钢中的组织转变，可吸附在正在长大的固态晶核表面，形成薄的富集层，降低表面能，阻碍晶体生长，从而降低了晶体长大速率，细化树枝状晶体，抑制柱状晶生长，进而减少枝晶偏析和区域偏析，细化晶粒，抑制回火脆性，提高钢的热塑性、热强性、疲劳性能、耐磨性、抗氢致脆性、抗氧化性。
[0019]优选地，轴承外圈的组分中，C元素和V元素的含量满足如下关系:100 Xnc= (100Xnv+0.2)2+0.5，其中nc和nv分别表示C元素和V元素在轴承外圈的组分中所占重量百分比。
[0020]优选地，轴承外圈的组分中，C元素、Mn元素和Cr元素的含量满足如下关系:100Xncr= (100 Xnc+100 XnMn-0.8)2+l.1，其中nc、nMn、n(；r分别表示C元素、Mn元素、Cr元素在轴承外圈的组分中所占重量百分比。
[0021]优选地，轴承外圈的制备工艺包括:熔炼，浇注和热处理;其中热处理包括:奥氏体化处理，等温淬火，回火。
[0022]优选地，奥氏体化处理的具体操作如下:将浇注得到的外圈坯体升温至350?380°C，保温I?1.5h，再升温至550?580°C，保温1.3?1.6h，接着升温至700?730 °C，保温1.5?1.8h，再升温至780?800 0C，保温1.8?2.2h，接着升温至840?860 V，保温2?2.5h，再升温至880?900 °C，保温I.5?1.8h。
[0023]优选地，等温淬火的具体操作如下:将奥氏体化处理后的外圈坯体油冷至450?480°C，然后置于硝酸盐盐浴中保温25?45min，硝酸盐盐浴的温度为300?350°C，然后空冷。
[0024]优选地，回火的具体操作如下:将等温淬火后的外圈坯体升温至220?230°C，保温
I?2h0
[0025]本发明所得高耐磨轴承，耐磨性能和韧性优异，硬度高，接触疲劳性能良好，使用寿命长;钒元素与碳元素相互配合，钒元素固溶于奥氏体中，降低了碳的扩散速度，从而延缓奥氏体的转变，延长贝氏体转变的孕育期，因此便于增加贝氏体型铁素体的数量;在奥氏体化过程中，凝固组织中形成的VC颗粒具有“钉扎”作用，阻碍了晶界的移动和晶粒的长大，细化了奥氏体的晶粒，从而为贝氏体提供了更多的有利形核位置，使得在等温淬火过程中贝氏体的数量增加，并细化了贝氏体组织，使外圈中残余奥氏体的量逐渐减少，针状铁素体的量逐渐增加且变得细小致密，且碳化物(Cr，Fe)7C3、VC和V4C3的数量也随之增多，大幅提高本发明的韧性、硬度、耐磨性能和接触疲劳性能;碳元素、锰元素和铬元素相互配合，提高淬透性，使得贝氏体+奥氏体基体中弥散分布着M3C型铬碳化合物，进一步提高本发明的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性;而外圈的制备工艺中，在奥氏体化处理中，采用阶梯式升温，使外圈的表面和中心温度维持一致，使外圈能够均匀的奥氏体化;再采用等温淬火，置于硝酸盐盐浴中保温25?45min，硝酸盐盐浴的温度为300?350 °C，利用硝酸盐的高比热容进行快速降温，使奥氏体转化成贝氏体，大幅度提高外圈的韧性，从而满足轴承的实际需求。
【附图说明】
[0026]图1为本发明提出的一种高耐磨轴承的剖视图。
[0027]图2为本发明提出的一种高耐磨轴承的轴承外圈结构示意图。
【具体实施方式】
[0028]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0029]实施例1
[0030]如图1和图2所示，图1为本发明提出的一种高耐磨轴承的剖视图，图2为本发明提出的一种高耐磨轴承的轴承外圈结构示意图。
[0031]参照图1和图2，本发明提出的一种高耐磨轴承，包括轴承外圈1、滚动体2、轴承内圈3，轴承外圈I的内滚道面包括三个向轴承外圈I的内侧突出的凸起部11，三个凸起部11依次连接，在相邻两个凸起部11的连接处形成凹部12;凸起部11和凹部12均为弧线;三个凸起部11沿轴承外圈I的周向均匀分布在所述内滚道面上。
[0032]轴承外圈1的组分按重量百分比包括:(::0.66%，3丨:0.5%，111:0.3%，1:0.2%，￥:0.2%,Nb:0.05%,Al:0.25%,Cr:1.1256%,B:0.02%,Ce:0.01%,S<0.015%,P<0.02%，余量为Fe。
[0033]轴承外圈I的制备工艺包括:熔炼，浇注和热处理;其中热处理包括:
[0034]奥氏体化处理:将浇注得到的外圈坯体升温至350°C，保温1.5h，再升温至550°C，保温1.6h，接着升温至700 0C