专利名称：用于制造滚动轴承的一部分的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造滚动轴承的一部分的方法，其包括提供含有以下组成的等级的钢(以重量％计)0.90-1.00C；至多0.15Si；0.25-0.45Mn；至多0.015P；至多0.010S；1.30-1.50Cr；至多0.15Ni；0.20-0.23Mo；至多0.20Cu；至多20Ti(ppm)；至多8O(ppm)，其中，由其铁素体结构开始，由该钢制造成形零件，且对该零件进行热处理，以提高其表面的硬度，可能继之以机械加工后处理。
其中使用3M钢的滚动轴承被用于承受严酷应力的齿轮箱、车床等中。
发明内容
本发明的目的是延长严酷应力下的寿命，滚动轴承部分地决定了相关零件的寿命。此类零件的例子是汽车里的交流发电机。增加汽车中电的使用的结果是此发电机变得日益笨重，且施加于传动带上的张力一直在变高，借助于该传动带，此发电机由内燃机的曲轴驱动。另一目的是在轴承寿命不重要的应用中，能够改变轴承的几何形状，以致可能减轻足够的重量结构。
使用上述的方法能够实现该目的，在该方法中，在热处理前使所述成形零件塑性变形。根据本发明，例如，可用上述的一些方法或其他方法制造滚动轴承如深槽滚珠轴承的环。之后，其进一步塑性变形。
已经惊奇地发现在淬火与回火后，此等级的钢的特性明显的改进了，特别是接近表面处。与以常规方法处理的3M钢的寿命比较，使用以此方法获得的钢制造的轴承的寿命明显地延长，即常规方法中没有发生塑性变形。与现有技术惯用的等级的滚珠轴承钢如52100比较，其寿命进一步延长。
下面将做一些尝试，以提供对这些改进的机械性能的解释，但必须理解此解释绝不是限制本发明。相反，本发明的保护范围是由所附的权利要求确定。
本发明已发现由于热处理如硬化前的塑性变形，一方面精制了最终产物的晶粒结构，并且另一方面提高了其表面硬度。
另外，惊奇地发现，3M等级的钢的塑性变形比常规的1C、1.5Cr等级的滚珠轴承钢明显更好。迄今为止，从来没有任何试验测定3M钢的可变形性，但已发现30-70％的变形是可能的。上述百分比表现为由依据本发明的钢制得的物品的截面表面积的减少。优选采用50-60％的变形。
使用常规等级的滚珠轴承钢不能得到此变形。在变形时，在此等级的钢中将产生不可恢复的断裂，结果是最终产物的强度只是下降。已经发现，与由没有经受塑性变形的3M钢制造的产品相比较，由于如此明显的塑性变形，其机械性能提高了，导致明显延长的寿命。
上述的塑性变形可在高温或室温下实施。如果此变形在高温下实施，必须不高于Ac1温度。对于随后发生渗碳的等级的钢，这里所描述的3M钢是所谓的全硬化钢。
如上所述，用本发明的方法制造用于滚动轴承的环是可能的。由相对的小环开始，该环能通过轧至达到预期的最终尺寸。该轧制处理构成了所述的塑性变形。
本发明可特别应用于内燃机所用的交流发电机的轴承。这些轴承承受振动和高应力。已经发现，其寿命能明显地延长，因此，只要与轴承有关，相关的发电机就具有至少和内燃机其他部分一样长的寿命。
已经发现，依据本发明的钢具有精细结构，也就是由微细铁素体组成，该铁素体中存在相对小量的渗碳体和相对大量的M23C6。
0.90-1.00C；至多0.15Si；0.25-0.45Mn；至多0.015P；至多0.010S；1.30-1.50Cr；至多0.15Ni；0.20-0.23Mo；至多0.20Cu；至多20Ti(ppm)；至多8O(ppm)。
该尺寸相对小的环放置于环2与3之间，并且在高温下，由铁素体基体开始(任选在球化之前退火)，该环经受明显的塑性变形。在所示的说明性实施方案中，发生了约55％的变形，由环1的截面的表面积的减少测得。
环1必须借助于此塑性变形而加工至其最终尺寸。与现有技术相反，没有实施机械处理。然后，在约860℃淬火，并在约160℃回火1.5小时。由此得到的环的硬度约为825HV，晶粒尺寸平均约为6μm，基体由铁素体与具有M23C6碳化物的渗碳体组成。
以此方法制造的环结合以制造滚动轴承，更具体而言是制造深槽滚珠轴承。之后，在由没有经受塑性变形的3M钢制得的零件制造的滚动轴承与由依据本发明的3M钢制得的零件制造的滚动轴承之间作对比试验。该试验的结果见图2。
由此图可看出，当为依据本发明的3M钢时，内环接触应力明显更低。
已经发现上述钢的组成是关键的。改变组成将降低塑性可变形性及由此相关零件的机械性能。例如，在塑性变形期间，可能产生更多的粗碳化物或产生更多的空腔等，其在最终机械性能上具有有害影响。
另外，如果组成改变，用于变形所需的能量会明显增加。
虽然参考了优选的实施方案而对本发明加以描述，但必须理解在本发明权利要求的范围内可以作出各种改变。
权利要求
1.一种用于制造滚动轴承的一部分的方法，其包括提供含有以下组成的等级的钢(以重量％计)0.90-1.00C；至多0.15Si；0.25-0.45Mn；至多0.015P；至多0.010S；1.30-1.50Cr；至多0.15Ni；0.20-0.23Mo；至多0.20Cu；至多20Ti(ppm)；至多8O(ppm)，其中，由其铁素体结构开始，由该钢制造成形零件，且对该零件进行热处理，以提高其表面的硬度，任选继之以机械加工后处理，其特征为在热处理之前使该成形零件塑性变形。
2.如权利要求1的方法，其中所述塑性变形包括所述成形零件的截面中原始截面表面积减少了30-70％。
3.如权利要求2的方法，其中所述塑性变形包括截面减少50-60％。
4.如前述权利要求之一的方法，其中所述塑性变形是在高温下实施。
5.如权利要求4的方法，其中所述温度为至多720℃。
6.如前述权利要求之一的方法，其中所述塑性变形是在室温下实施。
7.如前述权利要求之一的方法，其中所述部分是由小环起始通过轧制达到预期直径的环。
8.如权利要求7的方法，其中所述零件是滚珠轴承的轴承环。
9.一种由含有以下组成(以重量％计)的等级的钢制造的滚动轴承的零件0.90-1.00C；至多0.15Si；0.25-0.45Mn；至多0.015P；至多0.010S；1.30-1.50Cr；至多0.15Ni；0.20-0.23Mo；至多0.20Cu；至多20Ti(ppm)；至多8O(ppm)，其中所述钢含有M23C6碳化物，且具有5-8μm的晶粒尺寸。
10.如权利要求9的零件，其具有800-850HV的硬度。
全文摘要
一种制造滚动轴承的一部分如用于滚珠轴承的环的方法。所用起始材料是含有以下组成的等级的钢:0.90－1.00%C；至多0.15%Si；0.25－0.45%Mn；至多0.015%P；至多0.010%S；1.30－1.50%Cr；至多0.15%Ni；0.20－0.23%Mo；至多0.20%Cu；至多20ppmTi；至多8ppmO。在将此钢淬火和回火处理前,成型零件在热或冷状态下塑性变形。结果,其机械性能、特别是在严酷应力下的预期寿命得到了改进。
文档编号C22C38/22GK1423706SQ01808006
公开日2003年6月11日 申请日期2001年4月12日 优先权日2000年4月13日
发明者约翰·麦克尔·贝斯威克, 米歇尔·克里斯蒂安·格雷内, 安托南·巴莱 申请人:Skf工程研究中心公司