[发明专利]GCr15钢球表层优化改性热处理工艺

说明书

本发明涉及GCr15钢球制造领域，具体涉及GCr15钢球表层优化改性热处理工艺，公开了GCr15钢球表层优化改性热处理工艺，包括以下步骤S1：用可控气氛箱式热处理炉对钢球于气氛中进行预氧化；S2：多功能热处理炉带气氛预热到900℃；S3：完成预氧化的钢球装入预热完成的多功能热处理炉；S4：炉温升高到860℃，时间5h；S5：炉温在1h内匀速冷却至100℃；S6：升温至830℃，保温40min，淬火；S7：175℃回火，时间3h。经过上述热处理工艺，改变了钢球的表面内应力分布状况，引起表面压应力，提高了表面的耐磨性，提高表面硬度，达到65HRC，提高了钢球50％的接触疲劳寿命。

技术领域

本发明涉及GCr15钢球制造领域，具体涉及GCr15钢球表层优化改性热处理工艺。

背景技术

随着节能减排和环境保护深入推进，新能源电动汽车代替燃油汽车成为汽车市场发展方向。国际上越来越多的汽车制造商制定了发展电动汽车产业的战略。

与传统汽车相比，新能源汽车要求电机有很高转速，能同时适应-40℃低温要求和150℃以上高温要求，要求轴承具有精度高、离心力小、低摩擦等特点，能够满足新能源汽车低启动力矩、高速和急变速、耐用性和高可靠性等综合性能要求。这些要求对传统轴承的结构和性能发起严峻挑战。

随着技术瓶颈和成本压力的突破，必将带来汽车产业的颠覆性变革。轴承作为汽车传动系统的重要部件，在转速、寿命、噪音、振动、可靠性等方面需要突破性提高。

钢球是轴承最重要的核心部件，它的各项技术指标决定了轴承的综合性能。传统的钢球制造工艺，得到的钢球耐磨性、表面硬度不足，接触疲劳寿命和耐冲击性不够，无法满足新能源汽车驱动电机轴承严苛的工况要求和可靠性要求。

发明内容

鉴于背景技术的不足，本发明是提供了GCr15钢球表层优化改性热处理工艺，解决的问题是现有技术中，钢球耐磨性、表面硬度不足，接触疲劳寿命和耐冲击性不够，无法满足新能源汽车驱动电机轴承严苛的工况要求和可靠性要求。

为解决以上技术问题，本发明提供了如下技术方案：

GCr15钢球表层优化改性热处理工艺，包括以下内容和步骤：

涉及设备为可控气氛箱式热处理炉和多功能热处理炉。

工艺步骤如下：

S1：用可控气氛箱式热处理炉对钢球于混合气体中进行预氧化，气氛：一氧化碳(CO):20％，含氢量(H2)：40％，含氮量(N2)：40％，温度：450℃，时间：70min；

工件在处理前不可避免的会与空气、切削液、清洗剂等物质接触，从而使工件表面被钝化，形成一层“钝化膜”。钝化膜的存在会影响碳、氮在工件表面的吸附。去除钝化膜后可以提高渗速，达到催渗的目的。具体做法是：

渗碳前，在无气氛保护情况下，将工件加热到450℃保持一段时间，使工件表面残油被清除的同时，被空气氧化生成一层薄的氧化膜：

Fe+O2→Fe3O4

在渗碳、氮时气氛中的碳会优先将氧化膜还原成新生态的铁：

Fe3O4+CO→Fe+CO2

新生态的铁具有很强的表面活性，可以促使碳、氮在工件表面的吸附，很好解决了渗层均匀性和渗速的问题。

S2：多功能热处理炉带气氛预热到900℃，气氛：一氧化碳(CO):20％，氨气(NH3)：20％，氮气(N2)：60％,碳势Cp＝1.0％；

高温预热的目的是防止工件装炉后在低浓度气氛中升温时间过长，破坏预氧化基础，导致后续工作达不到预期效果。