一種接觸疲勞性好的滾動軸承的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及軸承技術領域，尤其涉及一種接觸疲勞性好的滾動軸承。
【背景技術】
[0002]軸承是機械傳動機構中的支撐件，用于確定旋轉軸與其它零件相對運動位置，降低其運動過程中的摩擦系數，并保證其回轉精度，它的質量及承載能力直接影響機械整機的工作性能。
[0003]現有軸承材料晶粒度低，接觸疲勞強度低，耐磨性差，壽命可靠性較差，越來越難以滿足對于高可靠性、高舒適性的機械零部件發展需求。
【發明內容】
[0004]基于【背景技術】存在的技術問題，本發明提出了一種接觸疲勞性好的滾動軸承，接觸疲勞性能優秀，耐磨性能和韌性優異，硬度高，使用壽命長。
[0005]本發明提出的一種接觸疲勞性好的滾動軸承，包括軸承外圈、滾動體、軸承內圈，軸承外圈的內滾道面包括三個向軸承外圈的內側突出的凸起部，三個凸起部依次連接，在相鄰兩個凸起部的連接處形成凹部；凸起部和凹部均為弧線；三個凸起部沿軸承外圈的周向均勻分布在所述內滾道面上。
[0006]優選地，軸承外圈的組分按重量百分比包括:C:0.7?1.0%，S1:0.1?0.3%，N:
0.3?0.4%，Β:0.05?0.08%，Μη:0.20?0.28%，V:0.15?0.25%，W:0.08?0.12% ,Mo:
0.13 ?0.20%，Nb:0.07 ?0.10%，Cr: 4.5?5.0 %，Sc: 0.03?0.06 %，S < 0.015 %，P <
0.02%，余量為Fe。
[0007]本發明中各元素作用如下:
[0008]碳(C):作為形成石墨球的主要元素，可以有效的控制石墨個數及石墨大小，同時，適當的碳當量可以使鐵液易于流動，增加鐵液的充型能力，減少縮松縮孔，提高鑄件的致密性，但是碳含量過高，容易產生石墨漂浮，影響鑄鐵的性能，還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，增加鋼的冷脆性和時效敏感性。
[0009]硅(Si):作為強烈促進石墨化的元素，又能起到孕育的效果。較高的含硅量對鑄件的澆注及自補縮都有很大的好處，能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，。硅含量高些，對形成球狀石墨有利，但硅含量超過3.0%時，沖擊韌性會急劇降低，還能降低鋼的焊接性能。硅和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用。
[0010]氮(N):作為奧氏體形成元素，儲量豐富，價格便宜，還因為氮是一種固溶強化元素，其強化能力與碳相當，能提高奧氏體不繡鋼的耐蝕性，隨氮含量的增加，鋼的強度提高了，但韌性并沒有降低，不銹鋼中碳含量的增加，晶界處會析出粗大的Cr23C6從而使鋼的韌性惡化，但是氮的加入能避免這種情況而只是在晶界周圍形成細小彌散的氮化物，因而不會影響韌性。
[0011]硼(B):鋼中加入微量的硼就可改善鋼的致密性和熱乳性能，提高強度。
[0012]錳(Mn):可以擴大奧氏體區，增強了奧氏體的穩定性；固溶在基體和碳化物中，可以強化基體，提尚硬度，提尚基體的洋透性。但是，$父尚的含猛量會弓丨起晶粒粗大，且極易富集到共晶團的邊界形成珠光體或碳化物。嚴重時碳化物形成網狀，極大地影響了材料的韌性。
[0013]釩(V):作為鋼的優良脫氧劑，可細化組織晶粒，提高強度和韌性。釩與碳形成的碳化物，在高溫高壓下可提高抗氫腐蝕能力。
[0014]鎢(W):可與碳形成碳化鎢，具有很高的硬度和耐磨性，能顯著提高紅硬性和熱強性。
[0015]鉬(Mo):能細化晶粒，提高淬透性和熱強性能，在高溫時保持足夠的強度和抗蠕變能力，提高機械性能;還可以抑制合金鋼由于火而引起的脆性。
[0016]鈮(Nb):能細化晶粒和降低鋼的過熱敏感性及回火脆性，提高強度、抗大氣腐蝕及高溫下抗氫、氮、氨腐蝕能力，改善焊接性能，防止晶間腐蝕現象，但塑性和韌性有所下降。
[0017]鉻(Cr):可提高淬透性，能顯著提高強度、硬度和耐磨性，還能提高鋼的抗氧化性和耐腐蝕性，但會降低塑性和韌性，同時也是碳化物形成元素，在球墨鑄鐵中，它能與碳生成M3C型碳化物可以作為有效的硬質點彌散分布在基體上，提高材料的硬度及耐磨度。經試驗發現證實:含Cr0.5%，碳化物約占15?20%，滿足實際需求。
[0018]鈧(Sc):影響鋼中非金屬夾雜物的類型、數量和形態，凈化鋼質，減少了Al2O3對疲勞性能的危害，對高周疲勞和低周疲勞都很有利，促進鋼中的組織轉變，可吸附在正在長大的固態晶核表面，形成薄的富集層，降低表面能，阻礙晶體生長，從而降低了晶體長大速率，細化樹枝狀晶體，抑制柱狀晶生長，進而減少枝晶偏析和區域偏析，細化晶粒，抑制回火脆性，提高鋼的熱塑性、熱強性、疲勞性能、耐磨性、抗氫致脆性、抗氧化性。
[0019]優選地，軸承外圈的組分中，C元素、N元素、Cr元素的含量滿足如下關系:100XnCr=[100 X (nc+ΠΝ) -0.9 ] 2+4.6，其中nc、ΠΝ、ncr分別表示C元素、N元素、Cr元素在軸承外圈的組分中所占重量百分比。
[0020]優選地，軸承外圈的組分中，C元素和V元素的含量滿足如下關系:100 Xnc = 200 Xην+0.45，其中nc和nv分別表示C元素和V元素在軸承外圈的組分中所占重量百分比。
[0021]優選地，軸承外圈的制備工藝包括:熔煉，澆注和熱處理;其中熱處理包括:奧氏體化處理，等溫淬火，回火。
[0022]優選地，奧氏體化處理的溫度為970?1000°C，奧氏體化處理的時間為2?4h。
[0023]優選地，等溫淬火的具體操作如下:將奧氏體化處理后的外圈坯體空冷至530?560°C，然后置于硝酸鹽鹽浴中保溫60?75min，硝酸鹽鹽浴的溫度為280?290°C，然后油冷至室溫O
[0024]優選地，回火的具體操作如下:將等溫淬火后的外圈坯體升溫至235?245°C，保溫
0.8?1.6h0
[0025]本發明所得接觸疲勞性好的滾動軸承，耐磨性能和韌性優異，硬度高，接觸疲勞性能良好，使用壽命長;本發明通過提高氮含量，提高了自由電子數量，從而使本發明金屬鍵越強，有利于合金元素更均勻分布，從而增強本發明強度和穩定性。氮元素和碳元素作為間隙原子，在bcc點陣中，二者進入四面體間隙，在fee點陣中，它們存在于八面體間隙，雖然氮原子的原子半徑比碳小，但氮在奧氏體中產生的晶格膨脹更大，氮原子對位錯的釘扎作用比碳原子更強，阻礙了晶界的移動和晶粒的長大，細化了奧氏體的晶粒，從而為貝氏體提供了更多的有利形核位置，使得在等溫淬火過程中貝氏體的數量增加，并細化了貝氏體組織，使外圈中殘余奧氏體的量逐漸減少，針狀鐵素體的量逐漸增加且變得細小致密;而且氮元素可使M23C6碳化物的形成速度減慢，抑制析出相的粗化，可以形成細小彌散的氮化物或碳氮化物從而提高鋼的強度和耐磨性；由于鋼中大塊狀的碳化物，破壞基體的連續性，成為疲勞的裂紋源，大大降低接觸疲勞壽命，碳和鉻形成的大塊狀共晶富鉻碳化物Cr23C6導致晶間貧絡，從而產生晶間腐蝕和降低接觸疲勞壽命，本發明通過在高溫下析出穩定的氮化物，從而抑制了低溫下Cr23C6的析出形核或者生長。
[0026]而釩元素與碳元素相互配合，釩元素固溶于奧氏體中，降低了碳的擴散速度，從而延緩奧氏體的轉變，延長貝氏體轉變的孕育期，因此便于增加貝氏體型鐵素體的數量;在奧氏體化過程中，凝固組織中形成的VC顆粒具有“釘扎”作用，阻礙了晶界的移動和晶粒的長大，細化了奧氏體的晶粒，從而為貝氏體提供了更多的有利形核位置，使得在等溫淬火過程中貝氏體的數量增加，并細化了貝氏體組織，使外圈中殘余奧氏體的量逐漸減少，針狀鐵素體的量逐漸增加且變得細小致密，且碳化物(Cr，Fe)7C3、VC和V4C3的數量也隨之增多，大幅提高本發明的韌性、硬度、耐磨性能和接觸疲勞性能。
[0027]外圈的制備工藝中采用等溫淬火，置于硝酸鹽鹽浴中保溫，利用硝酸鹽的高比熱容進行快速降溫，使奧氏體轉化成貝氏體，大幅度提高外圈的韌性，從而滿足軸承的實際需求，然后通過低溫回火，降低外圈的淬火殘留應力和脆性，進一步提高外圈的硬度和耐磨性。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發明提出的一種接觸疲勞性好的滾動軸承的剖視圖。
[0029]圖2為本發明提出的一種接觸疲勞性好的滾動軸承外圈結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0031]實施例1
[0032]如圖1和圖2所示，圖1為本發明提出的一種接觸疲勞性好的滾動軸承的剖視圖，圖2為本發明提出的一種接觸疲勞性好的滾動軸承外圈結構示意圖。
[0033]參照圖1和圖2，本發明提出的一種接觸疲勞性好的滾動軸承，包括軸承外圈1、滾動體2、軸承內圈3，軸承外圈I的內滾道面包括三個向軸承外圈I的內側突出的凸起部11，三個凸起部11依次連接，在相鄰兩個凸起部11的連接處形成凹部12;凸起部11和凹部12均為弧線;三個凸起部11沿軸承外圈I的周向均勻分布在所述