高碳铬(GCr15)轴承碳氮共渗处理后表面细化工艺的制作方法

　　专利名称：高碳铬(GCr15)轴承碳氮共渗处理后表面细化工艺的制作方法

　　技术领域：

　　本发明涉及一种高碳铬(GCrl5)轴承碳氮共渗处理后表面细化工艺。

　　背景技术：

　　目前常规的GCrl5轴承钢表面碳氮共渗工艺将轴承套圈在较低的温度下(810 840°C )，较高的碳氮气氛(碳势控制在1. 0 1. 5，氮势控制在2 6% )中加热保温1. 5 3小时，随后进行淬火和回火。按照这种热处理工艺，轴承套圈残余奥氏体含量在25 35%，表面呈较大压应力状态。但是这种工艺处理零件表面显微组织中碳氮化物呈现大块 状甚至是壳状，这种组织在轴承使用过程中，将大大降低高残奥量的有利影响，甚至使轴承 脆性增大，经常出现轴承严重失效，造成不可预想的事故。由于此种常规热处理后的GCrl5 轴承表面具有非常少量的残余奥氏体量及较大的拉应力，这样的轴承在较恶劣的工况下 (如汽车变速器等)使用时，非常容易失效。研究表面对轴承套圈进行表面碳氮共渗能大幅 提高表面残余奥氏体含量以及使表面产生较大的残余压应力，从而能大幅度地延长轴承的 使用寿命。但是由于GCrl5钢本属于高碳铬轴承钢，若再次施以碳氮共渗处理时，零件表面 将不可避免地出现大块状碳氮化物甚至壳状碳氮化物，因此亟待发明新的工艺方法使渗入 零件表面的碳氮化物得到细化，使之更有利于轴承的使用寿命。

　　发明内容

　　本发明的目的是解决现有技术中对GCrl5轴承钢表面进行碳氮共渗工艺所存在 的上述问题，提供一种高碳铬(GCrl5)轴承碳氮共渗处理后表面细化工艺。本发明设计高 碳铬(GCrl5)轴承碳氮共渗处理后表面细化工艺，其特征在于将轴承套圈在810 840°C 的温度下，在碳氮气氛为碳势在1. 0 1. 5，氮势在2 6%的条件下保温1. 5 3小时，随 后进行淬火，淬火温度为810 84(TC;再将轴承套圈加热至500 60(TC去应力回火，回火 2 3小时，再将轴承套圈加热到800 830°C ，保温0. 5 1. 5小时，再次进行淬火，淬火 温度为800 83(TC，然后再次将轴承套圈加热至150 20(TC回火，回火2 3小时。所 进行的两次淬火为用30 IO(TC的油淬火。本发明的优点是使渗入轴承套圈表面的碳氮化 物得到细化，使之更有利于轴承的使用寿命。

　　下面结合附图

　　和实例对本发明作详细说明。

　　附图l为实例l工艺曲线，

　　附图2为实例2工艺曲线，

　　具体实施例方式

　　将轴承套圈在810 840°C的温度下，在碳氮气氛为碳势在1. 0 1. 5，氮势在 2 6%的条件下保温1. 5 3小时，随后进行淬火，淬火温度为810 840°C ;再将轴承套 圈加热至500 60(TC去应力回火，回火2 3小时，再将轴承套圈加热到800 83(TC，保 温0. 5 1. 5小时，再次进行淬火，淬火温度为800 83(TC，然后再次将轴承套圈加热至150 20(TC回火，回火2 3小时。所进行的两次淬火为用30 IO(TC的油淬火。采用这 种方法后，实现了轴承表面残余奥氏体量25% 35%，获得表面残余压应力200 500Mpa， 并使表面无大块状和壳状碳氮化合物，最大碳氮化合物尺寸不超过30 ii m，经轴承强化疲劳 寿命试验(试验载荷为45%的额定动载荷)提高了 15%以上。 下面为对型号为6305X2轴承(额定动载荷为24. 8KN、极限转速为12000rpm)的两 个实施例，检测和试验数据如下 实施例1 :将轴承套圈加热至810°C ，在碳氮气氛为碳势在1. 0 1. 5，氮势在2 6%的条件下保温1. 0小时，然后用3(TC的油淬火，再将轴承套圈加热至50(TC去应力回火 2小时，再将经轴承套圈加热至80(TC保温0. 5小时后用3(TC的油淬火，再将轴承套圈加热 至150°C回火2小时。经检测和试验后，表面残余奥氏体含量25 30% ，表面应力为200 300Mpa压应力，经检测后表面无大块状碳氮化物，最大碳氮化物尺寸为25ym ;强化疲劳寿 命试验后，试验轴承的最小寿命为801小时，大于9L1Q (L1Q为87小时)，共试验轴承8套，可 靠度大于99.5%。 实施例2 :将轴承套圈加热至825t:，在碳氮气氛为碳势在1. 0 1. 5，氮势在2 6%的条件下保温2. 5小时，然后用65t:的油淬火，然后将轴承套圈加热至55(TC去应力回 火2. 5小时，再将轴承套圈加热至815t:保温1. 2小时后用65°C的油淬火，随后将轴承套圈 加热至18(TC回火2. 5小时。经检测和试验后，表面残余奥氏体含量27 35%，表面应力 为200 400Mpa压应力，经检测后表面无大块状碳氮化物，最大碳氮化物尺寸为20 y m ;; 强化疲劳寿命试验后，试验轴承的最小寿命为889小时，大于10L1Q(L1Q为87小时)，共试验 轴承8套，可靠度大于99.5%。 实施例3 :将轴承套圈加热至84(TC，在碳氮气氛为碳势在1. 0 1. 5，氮势在2 6%的条件下保温3小时，然后用10(TC的油淬火，然后将轴承套圈加热至60(TC去应力回 火3小时，再将轴承套圈加热至83(TC保温1. 5小时后用IO(TC的油淬火，随后将轴承套圈 加热至20(TC回火3小时。经检测和试验后，表面残余奥氏体含量27 35%，表面应力为 200 400Mpa压应力，经检测后表面无大块状碳氮化物，最大碳氮化物尺寸为20 y m ;;强 化疲劳寿命试验后，试验轴承的最小寿命为889小时，大于10L1Q (L1Q为87小时)，共试验轴 承8套，可靠度大于99.5%。 以上试验轴承的检测均根据轴承机械行业标准JB/T1255-2001、 JB/T50013-2000 进行，轴承强化疲劳试验按标准JB/T50013-2000要求进行，上述疲劳试验均比未进行低温 二次淬火时的疲劳寿命试验结果(最小疲劳寿命为701小时)提高了 15%以上。该工艺 方法可以使GC15钢表面碳氮共渗工艺得到的高残奥量及高应力的优势充分发挥，提高了 GC15钢表面碳氮共渗工艺的实用性。采用这种工艺后预计可以额外产生5000万元以上的 效益。

　　权利要求

　　高碳铬(GCr15)轴承碳氮共渗处理后表面细化工艺，其特征在于将轴承套圈在810～840℃的温度下，在碳氮气氛为碳势在1.0～1.5，氮势在2～6％的条件下保温1.5～3小时，随后进行淬火，淬火温度为810～840℃；再将轴承套圈加热至500～600℃去应力回火，回火2～3小时，再将轴承套圈加热到800～830℃，保温0.5～1.5小时，再次进行淬火，淬火温度为800～830℃，然后再次将轴承套圈加热至150～200℃回火，回火2～3小时。

　　2. 按权利要求1所述的高碳铬(GCrl5)轴承碳氮共渗处理后表面细化工艺，其特征在 于所进行的两次淬火为用30 IO(TC的油淬火。

　　全文摘要

　　本发明涉及一种高碳铬(GCr15)轴承碳氮共渗处理后表面细化工艺。其特征在于将轴承套圈在810～840℃的温度下，在碳氮气氛为碳势在1.0～1.5，氮势在2～6％的条件下保温1.5～3小时，随后进行淬火，淬火温度为810～840℃；再将轴承套圈加热至500～600℃去应力回火，回火2～3小时，再将轴承套圈加热到800～830℃，保温0.5～1.5小时，再次进行淬火，淬火温度为800～830℃，然后再次将轴承套圈加热至150～200℃回火，回火2～3小时。所进行的两次淬火为用30～100℃的油淬火。本发明的优点是使渗入轴承套圈表面的碳氮化物得到细化，使之更有利于轴承的使用寿命。

　　文档编号C21D1/18GK101748248SQ20081020478

　　公开日2010年6月23日 申请日期2008年12月17日 优先权日2008年12月17日

　　发明者刘斌, 郭长建, 高向阳 申请人:苏州人本集团有限公司;苏州思博特轴承技术研发有限公司