本发明涉及一种轴承及其热处理工艺，具体本的说是一种风力发电设备用轴承及其热处理工艺。
背景技术：
风电轴承是一种特殊的轴承，使用环境恶劣，高维修成本，要求高寿命。风电轴承成分中一般都含有铬，铬的增加可以改善热处理性能、提高淬透性、组织均匀性、回火稳定性，又可以提高钢的防锈性能和磨削性能；但铬含量较高时，淬火后增加钢中残余奥氏体，降低硬度和尺寸稳定性，增加碳化物的不均匀性，降低钢的冲击韧性和疲劳强度。另外，现有的风力发电设备用轴承使用寿命较短，不具有抗静电性、吸收隔热性和表面拒水性，不适合在环境恶劣及苛刻条件下使用。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，如何在提高风力发电设备用轴承防锈性能和磨削性能的同时，不降低轴承的冲击韧性和疲劳强度；本发明所要解决的另一个技术问题是：如何增加风力发电设备用轴承的使用寿命，同时使其具有抗静电性、吸收隔热性和表面拒水性。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种风力发电设备用轴承，其质量百分比成分为：C：0.93-0.95%，Cr：1.61-1.63%，Si：0.12-0.15%，Mn：0.55-0.57%，Ni：4.66-4.68%，Mo：0.02-0.05%，Als：0.015-0.035%，S≤0.005%，P≤0.007%，N≤0.007%，余量为Fe；
其热处理工艺为：㈠加热：将轴承加热至615-617℃，并保温45-47min；㈡冷却：采用风冷以15-17℃/s的冷却速率将轴承加速冷却至531-534℃后，再空冷至室温；㈢一次回火：将轴承加热至575-577℃回火45-47min后，待温13-15s，使轴承温度均匀化，之后以38-40℃/s的冷却速率加速冷却至441-444℃后，再空冷至室温；㈣二次回火：将轴承加热至603-605℃回火67-69min后空冷至室温。
本发明关键化学成分含量限定以及热处理工艺起到的作用及有益效果为：
本发明中含有Cr：1.61%-1.63%，含量较高，可以改善热处理性能、提高淬透性、组织均匀性、回火稳定性，又可以提高钢的防锈性能和磨削性能；但铬含量较高时，淬火后增加钢中残余奥氏体，降低硬度和尺寸稳定性，增加碳化物的不均匀性，降低钢的冲击韧性和疲劳强度；本发明通过热处理，能够避免有害元素晶界偏聚及粗大碳化物析出，从而防止降低轴承的冲击韧性和疲劳强度。
本发明中含有Ni：4.66-4.68%，能够稳定奥氏体相、提高淬透性、降低韧脆转变温度并能够改善变形性能；配合本发明的热处理工艺，可以细化组织并得到板条束组织加少量（体积分数1-5%）稳定的回转奥氏体，该混合组织具有较高强度及优良冲击韧性。Ni含量过低，回转奥氏体稳定性下降，冲击韧性难以保证；Ni含量过高则使成本增加。
本发明步骤㈡中，采用风冷加速冷却至531-534℃，在随后的空冷过程中γ-Fe以切边机制转变为α-Fe，得到板条束形态的铁素体组织，而C原子则能够发生扩散，在板条界或板条束界上富集或以M-A组元间隙原子形式存在，该组织及元素分布状态更有利于后续热处理中回转奥氏体的形成，加速冷却还能够避免高温缓冷条件下有害元素晶界偏聚及粗大碳化物析出，有利于低温韧性。
步骤㈢中，575-577℃回火45-47min后，待温13-15s，使轴承温度均匀化，之后以38-40℃/s的冷却速率加速冷却至441-444℃后，再空冷至室温；回转奥氏体在板条界或板条束界上形成，并在保温过程中进一步富集合金元素以提高稳定性；铁素体板条束在保温过程中则发生回复，同时铁素体中的有害元素也被排至回转奥氏体中，从而改善了基体性能。
步骤㈣中，加热至603-605℃回火67-69min后空冷至室温，能够在保证强度的前提下使回转奥氏体富集足够多的合金元素，使少网状碳化物，使组织更为均匀，能够保持结构稳定，进一步增强接触疲劳强度和冲击韧性。因为，轴承加热过程中会由于碳化物液析变得硬而脆，它的危害性与脆性夹杂物相同，网状碳化物降低钢的冲击韧性，并使之组织不均匀度。
为了解决第二个技术问题，本发明风力发电设备用轴承的外表面贴有复合膜，复合膜包括PTFE膜，在PTFE膜的一面涂有交联粘结胶，在PTFE膜的另一面喷涂有纳米溶液，轴承的外表面喷涂有界面剂，复合膜具有交联粘结胶的那一面与轴承的外表面贴合；交联粘结胶的质量百分比组分为：4-甲基环己基异氰酸酯：31～33%，氨基甲酸乙酯：13～15%，α-亚麻酸：3～5%，乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯：4～6%，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：3.5～3.7%，过氧化苯甲酰：5.2～5.4%，丙烯酸丁酯：3.7～3.9%，交联型丙烯酸酯乳液：7.7～7.9%，2-羟基-1,2-二苯基乙酮：1.7～1.9%，二甲基甲酰胺：1.9～2.1%，醋酸乙烯酯：余量；在热压的作用下将粘接复合剂与PTFE膜进行高温粘接复合，所述热压复合温度为185～187℃，时间为1～1.5min，线压力为1.5～1.7 Kg/mm；纳米材料溶液的质量百分比组分为：锑掺杂氧化锡纳米晶：7～9%，纳米二氧化钛：6～8%，纳米碳化硅：1～3%，季戊四醇三-(3-氮丙啶基)-丙酸酯：5～7%，有机氟防水剂：余量；将PTFE膜表面的另一面喷涂纳米溶液，烘干后经机械热轧压处理，所述烘干温度为98～100℃，机械热轧压为辊筒轧压，线压力为2～2.2Kg/mm，轧压温度为160～180℃，时间为1～1.5min；界面剂中各组分的重量百分比为：有机硅改性丙烯酸树脂：52～55%，填料：25～27%，乙烯-醋酸乙烯共聚物：1.5-1.7%，聚氧乙烯脂肪醇醚：1.7-1.9%，聚二甲基硅氧烷：0.4～0.6%，附着力促进剂（市售产品）：1.2-1.5%；聚醚改性硅油：0.1～0.3%，助溶剂：余量；所述填料为硫酸钡、硅微粉或碳酸钙。
本发明外表面贴有复合膜的有益效果是：
本发明轴承的外表面贴有复合膜，提高了其防腐蚀效果，增加了使用寿命；另外，本发明复合膜除了具有防腐蚀效果外，还具有很好的抗静电性和吸收隔热性，以及表面拒水性，且具有防霉杀菌和防污性，纳米材料的加入又能提高复合膜的耐磨损性，一举多得，获得了意外不到的技术效果。本发明风力发电设备用轴承与现有的轴承相比，可增加使用寿命2-3倍，同时具有抗静电性、吸收隔热性、表面拒水性、防霉杀菌和防污性，稳定性更好，故障率可降低30-40%。轴承的外表面喷涂界面剂，可以密闭掉外表面上的微小气孔，同时增加复合膜与轴承的外表面的粘贴强剥离强度和撕裂强度。
具体实施方式
实施例1
本实施例是一种风力发电设备用轴承及其热处理工艺，其质量百分比成分为：C：0.93%，Cr：1.61%，Si：0.12%，Mn：0.55%，Ni：4.66%，Mo：0.02%，Als：0.015%，S：0.005%，P：0.007%，N：0.007%，余量为Fe。
本实施例的轴承热处理工艺为：
㈠加热：将轴承加热至615℃，并保温45min；
㈡冷却：采用风冷以15℃/s的冷却速率将轴承加速冷却至531℃后，再空冷至室温；
㈢一次回火：将轴承加热至575℃回火45min后，待温13s，使轴承温度均匀化，之后以38℃/s的冷却速率加速冷却至441℃后，再空冷至室温；
㈣二次回火：将轴承加热至603℃回火67min后空冷至室温。
本实施例轴承的外表面贴有复合膜，复合膜包括PTFE膜，在PTFE膜的一面涂有交联粘结胶，在PTFE膜的另一面喷涂有纳米溶液，轴承的外表面喷涂有界面剂，复合膜具有交联粘结胶的那一面与轴承的外表面贴合；
交联粘结胶的质量百分比组分为：4-甲基环己基异氰酸酯：31%，氨基甲酸乙酯：13%，α-亚麻酸：3%，乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯：4%，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：3.5%，过氧化苯甲酰：5.2%，丙烯酸丁酯：3.7%，交联型丙烯酸酯乳液：7.7%，2-羟基-1,2-二苯基乙酮：1.7%，二甲基甲酰胺：1.9%，醋酸乙烯酯：余量；在热压的作用下将粘接复合剂与PTFE膜进行高温粘接复合，热压复合温度为185℃，时间为1min，线压力为1.5 Kg/mm；
纳米材料溶液的质量百分比组分为：锑掺杂氧化锡纳米晶：7%，纳米二氧化钛：6%，纳米碳化硅：1%，季戊四醇三-(3-氮丙啶基)-丙酸酯：5%，有机氟防水剂：余量；将PTFE膜表面的另一面喷涂纳米溶液，烘干后经机械热轧压处理，烘干温度为98℃，机械热轧压为辊筒轧压，线压力为2Kg/mm，轧压温度为160℃，时间为1min；
界面剂中各组分的重量百分比为：有机硅改性丙烯酸树脂：52%，填料：25%，乙烯-醋酸乙烯共聚物：1.5%，聚氧乙烯脂肪醇醚：1.7%，聚二甲基硅氧烷：0.4%，附着力促进剂：1.2%；聚醚改性硅油：0.1%，助溶剂：余量；填料为硫酸钡、硅微粉或碳酸钙。
实施例2
本实施例是一种风力发电设备用轴承及其热处理工艺，其质量百分比成分为：C：0.94%，Cr：1.62%，Si：0.13%，Mn：0.56%，Ni：4.67%，Mo：0.03%，Als：0.025%，S：0.001%，P：0.005%，N：0.003%，余量为Fe。
本实施例的轴承热处理工艺为：
㈠加热：将轴承加热至616℃，并保温46min；
㈡冷却：采用风冷以16℃/s的冷却速率将轴承加速冷却至532℃后，再空冷至室温；
㈢一次回火：将轴承加热至576℃回火46min后，待温14s，使轴承温度均匀化，之后以39℃/s的冷却速率加速冷却至442℃后，再空冷至室温；
㈣二次回火：将轴承加热至604℃回火68min后空冷至室温。
本实施例的轴承的外表面贴有复合膜，复合膜包括PTFE膜，在PTFE膜的一面涂有交联粘结胶，在PTFE膜的另一面喷涂有纳米溶液，轴承的外表面喷涂有界面剂，复合膜具有交联粘结胶的那一面与轴承的外表面贴合；
交联粘结胶的质量百分比组分为：4-甲基环己基异氰酸酯：32%，氨基甲酸乙酯：14%，α-亚麻酸：4%，乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯：5%，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：3.6%，过氧化苯甲酰：5.3%，丙烯酸丁酯：3.8%，交联型丙烯酸酯乳液：7.8%，2-羟基-1,2-二苯基乙酮：1.8%，二甲基甲酰胺：2.0%，醋酸乙烯酯：余量；在热压的作用下将粘接复合剂与PTFE膜进行高温粘接复合，热压复合温度为186℃，时间为1.3min，线压力为1.6 Kg/mm；
纳米材料溶液的质量百分比组分为：锑掺杂氧化锡纳米晶：8%，纳米二氧化钛：7%，纳米碳化硅：2%，季戊四醇三-(3-氮丙啶基)-丙酸酯：6%，有机氟防水剂：余量；将PTFE膜表面的另一面喷涂纳米溶液，烘干后经机械热轧压处理，烘干温度为99℃，机械热轧压为辊筒轧压，线压力为2.1Kg/mm，轧压温度为170℃，时间为1.3min；
界面剂中各组分的重量百分比为：有机硅改性丙烯酸树脂：53%，填料：26%，乙烯-醋酸乙烯共聚物：1.6%，聚氧乙烯脂肪醇醚：1.8%，聚二甲基硅氧烷：0.5%，附着力促进剂：1.3%；聚醚改性硅油：0.2%，助溶剂：余量；所述填料为硫酸钡、硅微粉或碳酸钙。
实施例3
本实施例是一种风力发电设备用轴承及其热处理工艺，其质量百分比成分为：C：0.95%，Cr：1.63%，Si：0.15%，Mn：0.57%，Ni：4.68%，Mo：0.05%，Als：0.035%，S：0.002%，P：0.001%，N：0.002%，余量为Fe。
本实施例的轴承热处理工艺为：
㈠加热：将轴承加热至617℃，并保温47min；
㈡冷却：采用风冷以17℃/s的冷却速率将轴承加速冷却至534℃后，再空冷至室温；
㈢一次回火：将轴承加热至577℃回火47min后，待温15s，使轴承温度均匀化，之后以40℃/s的冷却速率加速冷却至444℃后，再空冷至室温；
㈣二次回火：将轴承加热至605℃回火69min后空冷至室温。
本实施例的轴承的外表面贴有复合膜，所述复合膜包括PTFE膜，在PTFE膜的一面涂有交联粘结胶，在PTFE膜的另一面喷涂有纳米溶液，轴承的外表面喷涂有界面剂，复合膜具有交联粘结胶的那一面与轴承的外表面贴合；
交联粘结胶的质量百分比组分为：4-甲基环己基异氰酸酯：33%，氨基甲酸乙酯：15%，α-亚麻酸：5%，乙氧化双酚A二甲基丙烯酸酯：6%，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯：3.7%，过氧化苯甲酰：5.4%，丙烯酸丁酯：3.9%，交联型丙烯酸酯乳液：7.9%，2-羟基-1,2-二苯基乙酮：1.9%，二甲基甲酰胺：2.1%，醋酸乙烯酯：余量；在热压的作用下将粘接复合剂与PTFE膜进行高温粘接复合，热压复合温度为187℃，时间1.5min，线压力为1.7 Kg/mm；
纳米材料溶液的质量百分比组分为：锑掺杂氧化锡纳米晶：9%，纳米二氧化钛：8%，纳米碳化硅：3%，季戊四醇三-(3-氮丙啶基)-丙酸酯：7%，有机氟防水剂：余量；将PTFE膜表面的另一面喷涂纳米溶液，烘干后经机械热轧压处理，烘干温度为100℃，机械热轧压为辊筒轧压，线压力为2.2Kg/mm，轧压温度为180℃，时间为1.5min；
界面剂中各组分的重量百分比为：有机硅改性丙烯酸树脂：55%，填料：27%，乙烯-醋酸乙烯共聚物：1.7%，聚氧乙烯脂肪醇醚：1.9%，聚二甲基硅氧烷：0.6%，附着力促进剂：1.5%；聚醚改性硅油：0.3%，助溶剂：余量；所述填料为硫酸钡、硅微粉或碳酸钙。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。