[发明专利]一种中碳合金钢轴承环件轧制形变淬火复合强化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴承制造技术，具体涉及一种中碳合金钢轴承环件轧制形变淬火复合强化方法。 

背景技术

轴承环件是装备制造业典型的承载和传动关键机械零件。含碳量0.25wt%～0.6wt%的中碳合金钢轴承环件，在风电、核电、冶金、石化等领域大型机械装备中有着广泛和重要的应用。目前，中碳合金钢轴承环件的普遍制造工艺流程为：料段加热-锻造制坯-热轧-空冷-淬火-回火。该工艺过程中，热轧成形的环件通常需要放置数十小时冷却至室温，然后再加热淬火，浪费了大量的时间和能源，增加了材料烧损，而且热轧环件在冷却和再加热奥氏体化过程中，受内部应变能和温度作用，容易促使轧制再结晶形成的细小晶粒长大粗化，导致环件力学性能下降。 

发明内容

针对以上现状，本发明的目的在于提供一种中碳合金钢轴承环件轧制形变淬火复合强化方法，可有效降低生产成本、提高产品性能。 

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种中碳合金钢轴承环件轧制形变淬火复合强化方法，其特征在于它包括以下步骤： 

（1）料段加热：采用连续加热炉对料段进行加热；为了防止料段加热温度过高而导致奥氏体晶粒粗大，以及料段加热温度过低而引起后续锻造变形中析出网状铁素体，加热温度控制在1100～1200℃；

（2）锻造制坯：将加热后料段在压力机上经镦粗、冲孔、冲连皮制成规定尺寸环坯；为了防止终锻温度过高而促使网状碳化物析出，以及终锻温度过低导致环坯锻造开裂，环坯终锻温度控制在950～1100℃；

（3）热轧：将制成的环坯在轧环机上热轧成形为规定尺寸环件；热轧后环件温度控制在860～950℃，防止因环件温度过高而使得淬火前环件放置时间长，促进再结晶晶粒长大，降低强度、硬度和冲击韧性；

（4）淬火：将轧成形的环件放置至850℃，放入淬火水池冷却，冷却水温在50℃以下，冷却时间为2～15分钟；

（5）高温回火：热轧直接淬火后环件具有较高的回火抗力，回火温度较低将显著降低环件冲击韧性；将淬火后的环件进行高温回火处理，回火温度控制在600～670℃，保温时间为1～6小时。

步骤（1）所述料段为42CrMo钢料段、50Mn钢料段、Q345E钢料段或35CrMo钢料段。 

本发明的有益效果是：通过料段加热、锻造制坯、热轧、淬火和回火各工序的温度匹配设计和过程稳定衔接控制，使轴承环件在轧制形变获得细匀晶粒组织和合理流线的条件下，直接利用形变余热进行淬火相变强化，可以抑制奥氏体再结晶晶粒在形变能和温度作用下的持续长大粗化，淬火后可获得马氏体束细小的板条状马氏体，并在回火过程中使碳化物沿晶界和马氏体板条间同时析出，增加碳化物分布弥散度，提高了轴承环件的强度、硬度、冲击韧性等力学性能，提高了产品性能。而且，轧制余热直接淬火，相比传统的轧制后空冷至室温再加热淬火，缩短了工艺流程，节约了加热能源，减少了材料再加热氧化损耗，提高了生产效率，降低了生产成本。 

附图说明

图1为本发明具体实施例42CrMo钢环件料段加热工艺曲线图。 

图2为本发明具体实施例42CrMo钢环件淬火工艺曲线图。 

图3为本发明具体实施例42CrMo钢环件高温回火工艺曲线图。 

图4为本发明具体实施例50Mn钢环件料段加热工艺曲线图。 

图5为本发明具体实施例50Mn钢环件淬火工艺曲线图。 

图6为本发明具体实施例50Mn钢环件高温回火工艺曲线图。 

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。 

实施例1 

以最常用的42CrMo钢轴承环件为例，其轧制形变淬火复合强化方法按如下步骤实现：

（1）坯料加热：采用连续加热炉对料段进行加热，将42CrMo钢料段加热到1110±10℃。

（2）锻造制坯：将加热后料段在压力机上镦粗、冲孔、冲连皮制成规定尺寸的环坯，环坯终锻温度控制在960±10℃。 

（3）热轧：将制成的环坯在轧环机上轧制成形为规定尺寸环件，轧制过程中控制轧环机力能，使环件在轧制温度范围内快速变形，热轧成形环件温度控制在870±10℃。 

（4）淬火：将热轧成形环件放置至850℃，然后放入50℃淬火水池中冷却5分钟。 

（5）高温回火：将淬火后环件进行650±10℃、保温6小时高温回火处理。