專利名稱：鋼制元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋼制元件的制造方法，這些元件在高應(yīng)力、負(fù)荷和/或磨損下工作，如滾動(dòng)軸承元件。
通常，如滾動(dòng)軸承元件之類的元件由含1％C的鋼制造。這種鋼加熱到約1100℃，和在熱成形步驟中成形，隨后在空氣中冷卻。其次，鋼經(jīng)軟退火，隨后經(jīng)軟機(jī)械加工，隨后在850℃油淬或鹽淬硬化，隨后經(jīng)磨削及表面精加工。之后，元件可以裝配。制造方法中最費(fèi)錢的部分是磨制步驟。即使在軟機(jī)械加工步驟后元件具有要求的最終尺寸及精度，硬化步驟會(huì)引起元件的變形，總成本中大部分要用在磨削步驟。
另外，在熱成形處理后元件至少兩次加熱到高溫導(dǎo)致高的能量消耗。處理過程也是費(fèi)時(shí)的，并且由于有淬火步驟，該已知的過程也造成環(huán)境污染及有著火的危險(xiǎn)。
SE-C-467829公開了一種具有共析成分的鋼制造元件的方法，按照該方法，在剛高于鋼的A1溫度下毛坯成形為至少近似地有最終尺寸，隨后熱成形元件直接從熱成形溫度硬化。按照最佳實(shí)施例，在加熱到熱成形溫度前不要進(jìn)行軟退火步驟。熱成形是一種半熱的成形方法，在750-800℃下進(jìn)行，元件直接從熱成形溫度在油中淬火，得到足夠的硬度。
該方法的重要優(yōu)點(diǎn)在于可取消費(fèi)時(shí)的、成本高的、復(fù)雜的軟退火工序。但該方法可需進(jìn)一步改進(jìn)。
本發(fā)明的目的就是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，提供一種比現(xiàn)有技術(shù)能量消耗低、加工時(shí)間短、對(duì)環(huán)境更有利及更安全的，制造在高應(yīng)力、負(fù)荷和磨損下使用的鋼制元件的制造方法。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種制造在高應(yīng)力、負(fù)荷和/或磨損下工作的如滾動(dòng)軸承元件之類的鋼制元件的制造方法，其特征在于
-從在約800-1100℃的熱成形溫度下有奧氏體碳含量為0.55-0.85％重量的鋼開始；-在高于鋼的A1溫度下熱成形元件；-直接從熱成形溫度在空氣下淬硬元件，可以加水進(jìn)行強(qiáng)制的對(duì)流；-把元件進(jìn)行硬機(jī)加工到最后的尺寸；-對(duì)元件進(jìn)行表面精加工。
通過把熱成形步驟中熱量用在硬化步驟中，使能量消耗節(jié)省了。在元件硬化后進(jìn)行硬機(jī)加工，因此在元件達(dá)到最終尺寸后不需要再硬化，不需要磨削或只需很少的磨損，使得時(shí)間及成本大大節(jié)省了。另外的重要優(yōu)點(diǎn)是取消了通常的淬火步驟，因此也沒有對(duì)環(huán)境的污染及安全方面的危險(xiǎn)。
相應(yīng)于鋼中其余的合金元素，碳含量作了調(diào)整，因此在熱成形步驟中在奧氏體中溶解的碳的濃度為0.55-0.85％重量。采取這一技術(shù)措施，元件不會(huì)開裂，和在空冷步驟中元件將完全硬化。
下面通過實(shí)施例借助附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明，附圖中

圖1示出用按照本發(fā)明的方法制成的真實(shí)尺寸的環(huán)形部分的硬度分布。
在按照本發(fā)明的方法中，鋼必須設(shè)計(jì)成在熱成形溫度有合適的奧氏體碳含量。太高的溶解碳含量會(huì)導(dǎo)致淬火裂紋。
另外，鋼的淬硬性必須使得進(jìn)行很溫和的或慢的淬火(如在空氣中冷卻)時(shí)，環(huán)形部分能整個(gè)硬化。
下面的實(shí)例示出本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于所討論的鋼的成分。本發(fā)明的專業(yè)人員可根據(jù)要求的最終成分的性能，使用本說明書的信息改變不同的合金成分的含量。實(shí)例方法目標(biāo)是在熱軋后直接完全硬化的環(huán)(9kg/工件)。鍛造溫度在開始時(shí)約為1100℃，和在最終成型步驟降到約850℃。環(huán)在傳送帶上經(jīng)受稍微的強(qiáng)制的空冷。當(dāng)環(huán)達(dá)到室溫，它們后淬火到5℃。之后，環(huán)在150℃回火1小時(shí)。
隨后，環(huán)進(jìn)行硬機(jī)械加工，并經(jīng)過表面精加工。材料的化學(xué)成分與傳統(tǒng)的處理的AISI 52100鋼成分比較，在從鍛造溫度進(jìn)行溫和淬火下，成分最佳化得到相等的或改善的性能(整個(gè)截面＞60HRC，和近似15％的殘余奧氏體)。由于在鍛造溫度下，所有的使用的合金元素在固溶體中，有下面的考慮0.66％重量的C-碳含量必須足夠低以避免淬火裂紋及過份量的殘余奧氏體，但是要足夠高以達(dá)到要求的硬度水平。
1.45％重量的Si-硅含量必須選擇為比較高以增加硬度面對(duì)Ms溫度沒有太大的影響，并抑制殘余奧氏體分解及滲碳體沉淀。因此硬化及回火結(jié)構(gòu)在加熱下穩(wěn)定，不會(huì)由于暴露在熱條件下而軟化。
0.28％重量的Mn-與例如AISI52100比在正常水平。與淬硬性收益相比，錳使Ms溫度下降太多(對(duì)珠光體及貝氏體轉(zhuǎn)變的影響)。
1.51％重量的Cr-與例如AISI52100比在正常水平。鉻可以增加淬硬性。
1.03％重量的Ni-加入鎳將明顯地增加淬硬性。另外，會(huì)影響馬氏體的韌性。
0.23％重量的Mo-大大增加淬硬性，特別影響珠光體轉(zhuǎn)化。
硬度和結(jié)構(gòu)達(dá)到的硬度為62.5HRC，整個(gè)環(huán)的截面均勻，見圖1。結(jié)構(gòu)是馬氏體及約15％殘余奧氏體。討論表1示出用與傳統(tǒng)的馬氏體AISI 52100元件不同的新材料通過新方法制成的產(chǎn)品的性能。
權(quán)利要求
1.一種制造在高應(yīng)力、負(fù)荷和/或磨損下工作的如滾動(dòng)軸承元件之類的鋼制元件的制造方法，其特征在于-從在約800-1100℃的熱成形溫度下有奧氏體碳含量為0.55-0.85％重量的鋼開始；-在高于鋼的A1溫度下熱成形元件；-直接從熱成形溫度在空氣下淬硬元件，可以加水進(jìn)行強(qiáng)制的對(duì)流；-把元件進(jìn)行硬機(jī)加工到最后的尺寸；-對(duì)元件進(jìn)行表面精加工。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的鋼的成分為＞0.55％C，0-2％ Si，0-2％ Mn，0-20％ Cr，0-5％ Ni，0-3％ Mo，及加有0-1％ V和/或Nb。
全文摘要
一種制造在高應(yīng)力、負(fù)荷和/或磨損下工作的如滾動(dòng)軸承元件之類的鋼制元件的制造方法,其特征在于:從在約800—1100℃的熱成形溫度下有奧氏體碳含量為0.55—0.85%重量的鋼開始;在高于鋼的A1溫度下熱成形元件;直接從熱成型溫度在空氣下淬硬元件,可以加水進(jìn)行強(qiáng)制的對(duì)流;把元件進(jìn)行硬機(jī)加工到最后的尺寸;對(duì)元件進(jìn)行表面精加工。
文檔編號(hào)C21D8/00GK1229013SQ9910400
公開日1999年9月22日 申請(qǐng)日期1999年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月16日
發(fā)明者倫德·托雷, 拉爾森·斯塔凡, 奧倫德·帕特里克 申請(qǐng)人:奧瓦科鋼鐵股份公司