本發(fā)明涉及軸承鋼球領域，特別涉及一種家電專用軸承鋼球及其制備方法。

背景技術：

軸承鋼球是重要的基礎零部件，尤其是小微精密軸承鋼球在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著巨大作用。在一些特殊條件下，常常需要特殊材質(zhì)的鋼球，來完成不同環(huán)境下所要求達到的功能。其實一些特殊材質(zhì)鋼球已廣泛應用于國民經(jīng)濟各個領域中，包括9cr18、3cr13不銹鋼，銅、鋁、鈦合金鋼以及瑪瑙、玻璃、陶瓷球等。它們的推廣應用，不僅推動了鋼球生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，而且也促進了相關行業(yè)的技術發(fā)展和科技進步。

另外，我國鋼球行業(yè)現(xiàn)在使用的標準仍然沿襲“英制”標準，與我國機械工業(yè)習慣使用的國標尺寸標注方式及實際應用有很大出入，也帶來了諸多不便。例如英制15/64″鋼球，換算過來直徑實際尺寸為5.9531mm，不易標注和配套加工，按我國家電行業(yè)的實際需求直徑6.000mm的小微精密軸承鋼球應運而生,但現(xiàn)有的軸承鋼球材質(zhì)及工藝均未達到理想的標準。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種家電專用軸承鋼球及其制備方法，制備所得的軸承鋼球性能優(yōu)異、壽命長、成本低。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：

一種家電專用軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：c：0.95-1.15％，mn：0.32-0.55％，si：0.35-0.55％，cr：2.42-4.50％，ti：0.002-0.005％，p≤0.02％，s≤0.02％，mo≤0.08％，ni≤0.18％，cu≤0.27％，余量為fe。

優(yōu)選的，各組分的重量百分比如下：c：0.98-1.05％，mn：0.40-0.50％，si：0.40-0.50％，cr：3.24-3.85％，ti：0.002-0.005％，p≤0.02％，s≤0.02％，mo≤0.08％，ni≤0.18％，cu≤0.27％，余量為fe。

本發(fā)明還提供了一種家電專用軸承鋼球的制備方法，包括以下步驟：

1)冷鐓：采用高速冷鐓機及冷鐓球模具，將軸承鋼絲沖壓成冷鐓毛坯球，所述軸承鋼絲滿足上述各組分的重量百分比；

2)光球：利用光球機和光球磨削液將冷鐓毛坯球進行磨削，首先把冷鐓毛坯球的環(huán)帶及兩極磨去，基本成球；然后進一步磨削，把表面氧化層磨去，得到光球坯；

3)熱處理：將光球坯清洗干凈并烘干后，投入到回轉爐中采用可控保護氣氛進行加熱淬火，淬火之后進行回火處理，得到鋼球半成品；

4)硬磨：將經(jīng)過熱處理的鋼球半成品清洗干凈后，利用硬磨機和特磨液進一步研磨加工，修整鋼球的圓度和球形誤差。

5)冷酸洗：將研磨后的鋼球置于冷酸洗液中進行冷酸洗，使鋼球表面的缺陷呈現(xiàn)，剔除不合格鋼球；

6)表面強化處理：采用表面強化機對經(jīng)過冷酸洗處理后的鋼球進行表面強化處理；

7)研磨：將表面強化處理后的鋼球通過初級研磨和精密研磨，得到軸承鋼球成品。

優(yōu)選的，所述軸承鋼球成品的直徑為6.000mm。

優(yōu)選的，所述步驟7)中的精密研磨包括精研和超精研：

所述精研包括以下步驟：將初級研磨后的半成品鋼球清洗干凈，再放置到精研機中研磨，所述精研機的磨板壓力控制在18-22kn，主軸轉速控制在16-20轉/分鐘；磨削效率控制在2-3um/小時；所用磨削液為水基精研液，所用磨料顆粒為直徑1um的金剛石微粉；當鋼球直徑距離成品鋼球直徑僅有0.5um時，停止研磨，下球并清洗干凈；

所述超精研包括以下步驟：將精研后的半成品鋼球清洗干凈，再放置到精研機中研磨，所述精研機的磨板壓力控制在10-14kn，主軸轉速控制在25-35轉/分鐘；磨削效率控制在0.75-0.82um/小時；所用磨削液為水基精研液，所用磨料顆粒為直徑0.5um的金剛石微粉；當鋼球直徑達到成品鋼球直徑尺寸時，停止研磨，下球并清洗干凈。

優(yōu)選的，還包括步驟8)成品清洗：采用清潔無塵的航空煤油和海綿鋼球成品清洗機進行清洗。

優(yōu)選的，還包括步驟9)光電外觀檢測：經(jīng)過成品清洗后的鋼球，采用鋼球光電自動檢測儀對鋼球缺陷進行選別，剔除不合格品。

優(yōu)選的，還包括步驟10)防銹包裝：將選別出的合格品進行防銹包裝，包裝采用鋼球智能計數(shù)自動包裝系統(tǒng)，包裝過程中落差不超過5cm。

本發(fā)明具備以下有益效果：本發(fā)明的軸承鋼球可避免鋼球淬火開裂，增加軸承鋼球的耐磨性，提高軸承鋼球性能；配合本發(fā)明的制備方法可制備直徑6.000mm的小微精密軸承鋼球，與洗衣機、微波爐等小家電配套使用，具有使用壽命長、成本低的優(yōu)點。

具體實施方式

以下結合實施例對本發(fā)明作進一步說明，其目的僅在于更好理解本發(fā)明目的，而非限制本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

一種家電專用軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：c：0.95％，mn：0.32％，si：0.35％，cr：2.42％，ti：0.002％，s：0.02％，mo：0.08％，ni：0.18％，cu：0.27％，余量為fe。

具體制備方法如下：

1)冷鐓：采用高速冷鐓機及冷鐓球模具，將軸承鋼絲沖壓成冷鐓毛坯球，所述軸承鋼絲滿足上述各組分的重量百分比。

2)光球：利用光球機和光球磨削液將冷鐓毛坯球進行磨削，首先把冷鐓毛坯球的環(huán)帶及兩極磨去，基本成球；然后進一步磨削，把表面氧化層磨去。此工序得到半成品光球坯。

3)熱處理：將光球坯清洗干凈并烘干后，投入到回轉爐中采用可控保護氣氛進行加熱淬火，淬火之后進行回火處理，得到鋼球半成品，鋼球硬度值為63-64hrc。

4)硬磨：將經(jīng)過熱處理的鋼球半成品清洗干凈后，利用硬磨機和特磨液進一步研磨加工，修整鋼球的圓度和球形誤差。

5)冷酸洗：將鋼球置于冷酸洗液中進行冷酸洗，使鋼球在光球和硬磨加工時有可能產(chǎn)生的輕微燒傷，以及可能因原材料引起的一些缺陷，如裂紋、拉傷等不良缺陷清晰呈現(xiàn)，利用人工肉眼便于剔除不合格品，確保了整批鋼球的質(zhì)量可靠性。

6)表面強化處理：采用表面強化機對經(jīng)過冷酸洗處理后的鋼球進行表面強化處理；處理參數(shù)為：轉速：20-30rpm/min，處理時間：80-120min，硬度值：65-68hrc。

7)研磨：將表面強化處理后的鋼球通過初級研磨和精密研磨，得到軸承鋼球成品，所制備的軸承鋼球直徑為6.000mm，屬于小微精密鋼球。

其中，精密研磨包括精研和超精研：

所述精研包括以下步驟：將初級研磨后的半成品鋼球清洗干凈，再放置到精研機中研磨，所述精研機的磨板壓力控制在18-22kn，主軸轉速控制在16-20轉/分鐘；磨削效率控制在2-3um/小時；所用磨削液為水基精研液，所用磨料顆粒為直徑1um的金剛石微粉；當鋼球直徑距離成品鋼球直徑僅有0.5um時，停止研磨，下球并清洗干凈；

所述超精研包括以下步驟：將精研后的半成品鋼球清洗干凈，再放置到精研機中研磨，所述精研機的磨板壓力控制在10-14kn，主軸轉速控制在25-35轉/分鐘；磨削效率控制在0.75-0.82um/小時；所用磨削液為水基精研液，所用磨料顆粒為直徑0.5um的金剛石微粉；當鋼球直徑達到成品鋼球直徑尺寸時，停止研磨，下球并清洗干凈。

8)成品清洗：鋼球成品清洗采用清潔無塵的航空煤油和海綿鋼球成品清洗機進行清洗，帶有保護效果，避免了鋼球因清洗而產(chǎn)生的清洗劃傷及超聲波清洗機造成的鋼球傷害，鋼球清洗得更干凈。

9)光電外觀檢測：經(jīng)過成品清洗機清洗后的鋼球，還要采用先進的鋼球光電自動檢測儀對鋼球缺陷進行選別，選別時光源探頭發(fā)出的光源照射到鋼球上產(chǎn)生折射，鋼球檢測盤下方有展開輪，使鋼球每個面全部展開，利用圖像處理系統(tǒng)，對鋼球的表面360度進行全面分析，通過在電腦上的軟件系統(tǒng)設定傷的大小，當鋼球上反射的光源通過cpu計算處理后滿足所設定的傷的感度以及淺黑的感度范圍值時，鋼球被判定為合格品。

10)防銹包裝：將選別出的合格品進行包裝，包裝采用鋼球智能計數(shù)自動包裝系統(tǒng)，包裝過程落差不超過5cm,防止鋼球在防銹包裝的過程中產(chǎn)生磕碰傷，保證鋼球的精度不受破壞。

實施例2

一種家電專用軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：c：0.98％，mn：0.40％，si：0.40％，cr：3.24％，ti：0.002％，p：0.02％，mo：0.08％，ni：0.18％，cu：0.27％，余量為fe。

制備方法參照實施例1所述。

實施例3

一種家電專用軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：c：1.05％，mn：0.50％，si：0.50％，cr：3.85％，ti：0.005％，p：0.02％，s：0.08％，ni：0.18％，余量為fe。

制備方法參照實施例1所述。

實施例4

一種家電專用軸承鋼球，其各組分的重量百分比如下：c：1.15％，mn：0.55％，si：0.55％，cr：4.50％，ti：0.005％，p：0.02％，s：0.08％，mo：0.18％，cu：0.27％，余量為fe。

制備方法參照實施例1所述。

本發(fā)明中各組分的含量限定原因如下：

c：碳是鋼鐵材料的主要合金元素，碳在鋼材中的主要作用是：形成固溶體組織，提高鋼的強度，如鐵素體、奧氏體組織，都溶解有碳元素；形成碳化物組織，可提高鋼的硬度及耐磨性。碳主要以碳化物fe3c形式存在于鋼中，是決定鋼強度的主要元素，當鋼中碳含量升高時，其硬度、強度均有提高，而塑性、韌性和沖擊韌性降低，冷脆傾向性和時效傾向性也有提高。故本發(fā)明c含量設定在0.95-1.15％，優(yōu)選0.98-1.05％。

mn：煉鋼過程中，錳是良好的脫氧劑和脫硫劑，能提高鋼的強度，能消弱和消除硫的不良影響，并能提高鋼的淬透性，錳含量過高會侵蝕爐壁。本發(fā)明mn含量設定0.32-0.55％，優(yōu)選0.40-0.50％。

si：硅可以提高鋼的硬度，但是可塑性和韌性下降，提高鋼中固溶體的強度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低，硅能顯著地提高鋼的彈性極限、屈服極限和屈強比。本發(fā)明si含量設定0.35-0.55％，優(yōu)選0.40-0.50％。

cr：鉻可提高鋼的強度和硬度，提高鋼的高溫機械性能，使鋼具有良好的抗腐蝕性和抗氧化性，阻止石墨化，提高淬透性，但鉻含量過高鉻是顯著提高鋼的脆性轉變溫度、回火脆性。本發(fā)明cr含量設定2.42-4.50％，優(yōu)選3.24-3.85％。

ti：鈦能改善鋼的熱強性，提高鋼的抗蠕變性能及高溫持久強度；提高鋼在高溫高壓氫氣中的穩(wěn)定性，本發(fā)明ti含量設定0.002-0.005％。

p：在一般情況下，磷是鋼中有害元素，增加鋼的冷脆性，使焊接性能變壞，降低塑性，使冷彎性能變壞，本發(fā)明p含量限定0.02％以下。

s：硫是鋼中的有害雜物，含硫較高的鋼在高溫進行壓力加工時，容易脆裂，降低鋼的塑性和耐磨性，硫還會明顯地降低鋼的焊接性能，引起高溫龜裂，并在金屬焊縫中產(chǎn)生許多氣孔和疏松，從而降低焊縫的強度。當硫含量超過0.06％時，顯著惡化了鋼的耐腐蝕性。本發(fā)明s含量限定0.02％以下。

mo：鉬對鐵素體有固溶強化作用，提高鋼熱強性，抗氫侵蝕的作用，提高鋼的淬透性，增加mo可強化鈍態(tài)膜，有利于耐孔蝕，提高對氯離子的抵抗力，本發(fā)明mo含量設定0.08％以下。

ni：鎳可提高鋼的強度而不顯著降低其韌性；降低鋼的脆性轉變溫度，即可提高鋼的低溫韌性；改善鋼的加工性和可焊性；提高鋼的抗腐蝕能力，不僅能耐酸，而且能抗堿和大氣的腐蝕，在高溫下有防銹和耐熱能力，但鎳是稀缺資源，盡量采用其他合金元素代用，本發(fā)明ni含量設定0.18％以下。

cu：合金鋼中銅含量不得超過1.5％，否則會使鋼變脆，銅在鋼中有抵抗大氣腐蝕的性能，可以增加鋼的強度，本發(fā)明cu含量設定0.27％以下。

上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。