一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,包括軸承外圈、滾珠和軸承內(nèi)圈,其中滾珠表面涂覆有聚四氟乙烯,軸承外圈的組分按重量百分比包括:C:0.3~0.6%,Si:0.3~0.5%,B:0.05~0.08%,V:0.12~0.16%,Mn:0.43~0.56%,Ni:0.2~0.3%,Zr:0.05~0.13%,Cr:4.2~4.8%,Mo:0.12~0.15%,Co:0.08~0.12%,Cu:0.22~0.26%,La:0.07~0.1%,S≤0.015%,P≤0.02%,余量為Fe。本發(fā)明提出的自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,摩擦力小,磨損少,硬度大,韌性優(yōu)異,接觸疲勞性能好,使用壽命長(zhǎng)。
【專利說(shuō)明】
-種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及軸承技術(shù)領(lǐng)域,尤其設(shè)及一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承。
【背景技術(shù)】
[0002] 軸承是用W支承軸頸或軸上回轉(zhuǎn)件的常用的機(jī)械零件用于確定旋轉(zhuǎn)軸與其它零 件相對(duì)運(yùn)動(dòng)位置,降低其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦系數(shù),并保證其回轉(zhuǎn)精度,它的質(zhì)量及承載能力 直接影響機(jī)械整機(jī)的工作性能。
[0003] 根據(jù)軸承的工作原理可分為滾動(dòng)摩擦軸承(滾動(dòng)軸承)和滑動(dòng)摩擦軸承(滑動(dòng)軸 承)。滾動(dòng)軸承主要是滾珠軸承,滾珠軸承為通用零件,但耐磨性能不足,磨損較大。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提出了一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,摩擦 力小,磨損少,硬度大,初性優(yōu)異,接觸疲勞性能好,使用壽命長(zhǎng)。
[0005] 本發(fā)明提出的一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,包括軸承外圈、滾珠和軸承內(nèi)圈,其中 滾珠表面涂覆有聚四氣乙締,軸承外圈的組分按重量百分比包括:C:0.3~0.6%,Si:0.3~ 0.5%,B:0.05~0.08%,V:0.12~0.16%,Mn:0.43~0.56%,Ni :0.2~0.3%,Zr:0.05~ 0.13%,Cr:4.2~4.8%,Mo:0.12~0.15%,Co:0.08~0.12%,Cu:0.22~0.26%,La:0.07 ~0.1%,5《0.015%,口《0.02%,余量為化。
[0006] 優(yōu)選地,V元素、Mn元素、化元素、化元素的含量滿足如下關(guān)系:100 X 11虹=[100 X (nv+riMn+nzr-O.OS) ]2+4,其中nv、nMn、nzr、ncr分別表示V元素、Mn元素、Zr元素、Cr元素在軸承 外圈的組分中所占重量百分比。
[0007] 優(yōu)選地,Ni元素、Mo元素、Co元素、La元素的含量滿足如下關(guān)系:100 XriNi = 100 X (郵〇+11扣+化3)-0.07,其中郵:1、咖。、11(;。、化3分別表示化元素、]/[0元素、(:0元素、1^3元素在軸承外 圈的組分中所占重量百分比。
[000引優(yōu)選地,軸承外圈的制備工藝包括:烙煉,誘注,奧氏體化處理,澤火,回火。
[0009] 優(yōu)選地,奧氏體化處理的溫度為1020~1050°C,奧氏體化處理的時(shí)間為2~化。
[0010] 優(yōu)選地,澤火具體操作如下:將奧氏體化處理后物料水冷至480~500°C,然后風(fēng)冷 至320~350 °C,再油冷至室溫。
[0011] 優(yōu)選地,回火溫度為180~220°C,回火時(shí)間為3~地。
[0012] 本發(fā)明中各元素作用如下:
[0013] 碳(C):作為形成石墨球的主要元素,可W有效的控制石墨個(gè)數(shù)及石墨大小,同時(shí), 適當(dāng)?shù)奶籍?dāng)量可W使鐵液易于流動(dòng),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(guò)高,容易產(chǎn)生石墨漂浮,影響鑄鐵的性能,還會(huì)降低鋼的耐大氣腐蝕能力, 增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。
[0014] 娃(Si):作為強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素,又能起到孕育的效果。較高的含娃量對(duì)鑄件 的誘注及自補(bǔ)縮都有很大的好處,能顯著提高鋼的彈性極限、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度。娃含量高 些,對(duì)形成球狀石墨有利,但娃含量超過(guò)3.0%時(shí),沖擊初性會(huì)急劇降低,還能降低鋼的焊接 性能。娃和鋼、鶴、銘等結(jié)合,有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用。
[0015] 棚(B):棚在鋼中的主要作用是增加鋼的澤透性,從而節(jié)約其他較稀貴的金屬;鋼 中加入微量的棚就可改善鋼的致密性和熱社性能,提高強(qiáng)度;棚和氮及氧有強(qiáng)的親和力,沸 騰鋼中加入0.007%的棚,可W消除鋼的時(shí)效現(xiàn)象。
[0016] 饑(V):作為鋼的優(yōu)良脫氧劑,可細(xì)化組織晶粒,提高強(qiáng)度和初性。饑與碳形成的碳 化物,在高溫高壓下可提高抗氨腐蝕能力。
[0017] 儘(Mn):作為良好的脫氧劑和脫硫劑,能消除或減弱由于硫引起的鋼的熱脆性,從 而改善鋼的熱加工性能;儘和鐵形成的固溶體,提高鋼中鐵素體和奧氏體的硬度和強(qiáng)度;同 時(shí)又是碳化物形成的元素,進(jìn)入滲碳體中取代一部分鐵原子,儘在鋼中由于降低臨界轉(zhuǎn)變 溫度,起到細(xì)化珠光體的作用,也間接地起到提高珠光體鋼強(qiáng)度的作用。儘穩(wěn)定奧氏體組織 的能力僅次于儀,也強(qiáng)烈增加鋼的澤透性。
[0018] 儀(Ni):在鋼中強(qiáng)化鐵素體并細(xì)化珠光體,在提高鋼強(qiáng)度的同時(shí),對(duì)鋼的初性、塑 性W及其他工藝的性能的損害較其他合金元素的影響小;對(duì)于中碳鋼,由于儀降低珠光體 轉(zhuǎn)變溫度,使珠光體變細(xì);又由于儀降低共析點(diǎn)的含碳量,因而和相同的碳含量的碳素鋼 比,其珠光體數(shù)量較多,使含儀的珠光體鐵素體鋼的強(qiáng)度較相同碳含量的碳素鋼高;還能提 高鋼對(duì)疲勞的抗力和減小鋼對(duì)缺口的敏感性;同時(shí)可W提高鋼的耐酸堿能力,對(duì)大氣及鹽 都有抗蝕能力。
[0019] 錯(cuò)(Zr):作為強(qiáng)碳化物形成元素,在鋼中的作用與妮、粗、饑相似,可W脫氣、凈化 和細(xì)化晶粒,有利于鋼的低溫性能,改善沖壓性能。
[0020] 銘(Cr):可提高澤透性,能顯著提高強(qiáng)度、硬度和耐磨性,還能提高鋼的抗氧化性 和耐腐蝕性,但會(huì)降低塑性和初性,同時(shí)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W作為有效的硬質(zhì)點(diǎn)彌散分布在基體上,提高材料的硬度及耐磨度。經(jīng)試 驗(yàn)發(fā)現(xiàn)證實(shí):含化0.5%,碳化物約占15~20%,滿足實(shí)際需求。
[0021 ]鋼(Mo):能細(xì)化晶粒,提高澤透性和熱強(qiáng)性能,在高溫時(shí)保持足夠的強(qiáng)度和抗蠕變 能力,提高機(jī)械性能;還可W抑制合金鋼由于火而引起的脆性。
[0022] 鉆(Co):多用于特殊的鋼和合金中,含鉆的高速鋼有高的高溫硬度,與鋼同時(shí)加入 馬氏體時(shí)效鋼中可W獲得超高硬度和良好綜合力學(xué)性能;還能強(qiáng)化鐵素體,加入碳素鋼中, 在退火或正火狀態(tài)下能提高鋼的硬度、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度,對(duì)伸長(zhǎng)率和斷面收縮率有不利 的影響,沖擊初性也隨著鉆含量的增加而降低。由于鉆具有抗氧化性能,在耐熱鋼和耐熱合 金中得到應(yīng)用。
[0023] 銅(Cu):改善普通低合金鋼的抗大氣腐蝕性能,還能提高鋼的強(qiáng)度和屈服比,經(jīng)固 溶處理和時(shí)效后,可產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化作用。
[0024] 銅化a):影響鋼中非金屬夾雜物的類型、數(shù)量和形態(tài),凈化鋼質(zhì),減少了 Al2〇3對(duì)疲 勞性能的危害,對(duì)高周疲勞和低周疲勞都很有利,促進(jìn)鋼中的組織轉(zhuǎn)變,可吸附在正在長(zhǎng)大 的固態(tài)晶核表面,形成薄的富集層,降低表面能,阻礙晶體生長(zhǎng),從而降低了晶體長(zhǎng)大速率, 細(xì)化樹枝狀晶體,抑制柱狀晶生長(zhǎng),進(jìn)而減少枝晶偏析和區(qū)域偏析,細(xì)化晶粒,抑制回火脆 性,提高鋼的熱塑性、熱強(qiáng)性、疲勞性能、耐磨性、抗氨致脆性、抗氧化性。
[0025] 本發(fā)明所得軸承耐磨性能和初性優(yōu)異,硬度高,接觸疲勞性能良好,使用壽命長(zhǎng); 饑元素、儘元素、錯(cuò)元素、銘元素相互配合,饑元素、儘元素、錯(cuò)元素、銘元素可w固溶于奧氏 體中,降低了碳的擴(kuò)散速度,從而延緩?qiáng)W氏體的轉(zhuǎn)變,延長(zhǎng)馬氏體轉(zhuǎn)變的孕育期,因此便于 增加馬氏體型鐵素體的數(shù)量;在奧氏體化過(guò)程中,該四種元素所形成的碳化物具有"釘扎" 作用,阻礙了晶界的移動(dòng)和晶粒的長(zhǎng)大,細(xì)化了奧氏體的晶粒,從而為馬氏體提供了更多的 有利形核位置,使得在澤火過(guò)程中馬氏體的數(shù)量增加,并細(xì)化了馬氏體組織,使軸承外圈中 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(xì)小致密,且碳化物(Cr,F(xiàn)e) 7C3、VC和V4C3等數(shù)量也隨之增多,大幅提高本發(fā)明的初性、硬度、耐磨性能和接觸疲勞性能; 儀元素、鋼元素、鉆元素、銅元素相互配合,可W細(xì)化晶粒,提高沖擊初性,而且能提高鑄鐵 共析相變點(diǎn),防止了珠光體的石墨化分解,提高軸承在高溫環(huán)境中的力學(xué)性能和耐腐蝕能 力,提高了軸承的使用壽命,滿足實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)軸承的高要求;通過(guò)采用特定溫度和時(shí) 間的奧氏體化處理、澤火和回火相互配合,使奧氏體轉(zhuǎn)化成馬氏體,大幅度提高軸承外圈的 初性,從而滿足軸承的實(shí)際需求,然后通過(guò)低溫回火,降低軸承外圈的澤火殘留應(yīng)力和脆 性,進(jìn)一步提高軸承的硬度和耐磨性。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面,通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] 本發(fā)明提出的一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,包括軸承外圈、滾珠和軸承內(nèi)圈,其中 滾珠表面涂覆有聚四氣乙締,軸承外圈的組分按重量百分比包括:C: 0.3 %,Si : 0.5 %,B: 0.05%,V:0.16%,Mn:0.43%,Ni:0.3%,Zr:0.05%,Cr:4.8%,Mo:0.12%,Co:0.12%,Cu: 0.22%,La:0.1%,S《0.015%,P《0.02%,余量為化。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] 本發(fā)明提出的一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,包括軸承外圈、滾珠和軸承內(nèi)圈,其中 滾珠表面涂覆有聚四氣乙締,軸承外圈的組分按重量百分比包括:C:0.6%,Si :0.3%,B: 0.08%,V:0.12%,Mn:0.56%,Ni:0.2%,Zr:0.13%,Cr:4.2%,Mo:0.15%,Co:0.08%,Cu: 0.26%,La:0.07%,S《0.015%,P《0.02%,余量為化。
[0031] 軸承外圈的制備工藝包括:烙煉,誘注,奧氏體化處理,澤火,回火。
[0032] 實(shí)施例3
[0033] 本發(fā)明提出的一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,包括軸承外圈、滾珠和軸承內(nèi)圈,其中 滾珠表面涂覆有聚四氣乙締,軸承外圈的組分按重量百分比包括:C: 0.35 %,Si : 0.45%,B: 0.055%,V:0.15%,Mn:0.44%,Ni:0.29%,Zr:0.06%,Cr:4.7%,Mo:0.13%,Co:0.11%, 〇1:0.23%,1^日:0.09%,5《0.015%,口《0.02%,余量為化。
[0034] 軸承外圈的制備工藝包括:烙煉,誘注,奧氏體化處理,澤火,回火。
[0035] 奧氏體化處理的溫度為1020°C,奧氏體化處理的時(shí)間為化。
[0036] 澤火具體操作如下:將奧氏體化處理后物料水冷至480°C,然后風(fēng)冷至350°C,再油 冷至室溫。
[0037] 回火溫度為18(TC,回火時(shí)間為地。
[003引實(shí)施例4
[0039]本發(fā)明提出的一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,包括軸承外圈、滾珠和軸承內(nèi)圈,其中 滾珠表面涂覆有聚四氣乙締,軸承外圈的組分按重量百分比包括:C:0.55%,Si:0.35%,B: 0.075%,V:0.13%,Mn:0.55%,Ni:0.22%,Zr:0.12%,Cr:4.3%,Mo:0.14%,Co:0.09%, 〇1:0.25%,1^日:0.08%,5《0.015%,口《0.02%,余量為化。
[0040] 軸承外圈的制備工藝包括:烙煉,誘注,奧氏體化處理,澤火,回火。
[0041 ] 奧氏體化處理的溫度為1050°C,奧氏體化處理的時(shí)間為化。
[0042] 澤火具體操作如下:將奧氏體化處理后物料水冷至500°C,然后風(fēng)冷至320°C,再油 冷至室溫。
[0043] 回火溫度為220°C,回火時(shí)間為化。
[0044] 實(shí)施例5
[0045] 本發(fā)明提出的一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,包括軸承外圈、滾珠和軸承內(nèi)圈,其中 滾珠表面涂覆有聚四氣乙締,軸承外圈的組分按重量百分比包括:C: 0.38%,Si : 0.42%,B: 0.058% ,V: 0.145 % ,Mn :0.46 % ,Ni :0.27 % ,Zr :0.07 % ,Cr :4.6% ,!〇:0.132 % , Co: 0.105%,Cu:0.235%,La:0.087%,S《0.015%,P《0.02%,余量為化。
[0046] 軸承外圈的制備工藝包括:烙煉,誘注,奧氏體化處理,澤火,回火。
[0047] 奧氏體化處理的溫度為1030°C,奧氏體化處理的時(shí)間為2.化。
[004引澤火具體操作如下:將奧氏體化處理后物料水冷至485°C,然后風(fēng)冷至340°C,再油 冷至室溫。
[0049] 回火溫度為190°C,回火時(shí)間為3.化。
[00加]實(shí)施例6
[0051 ]本發(fā)明提出的一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,包括軸承外圈、滾珠和軸承內(nèi)圈,其中 滾珠表面涂覆有聚四氣乙締,軸承外圈的組分按重量百分比包括:C:0.52%,Si:0.38%,B: 0.072% ,V:0.135% ,Mn :0.53% ,Ni :0.23% ,Zr:0.11% ,Cr :4.4% , Mo :0.138% ,Co: 0.095%,Cu:0.245%,La:0.082%,S《0.015%,P《0.02%,余量為化。
[0052]軸承外圈的制備工藝包括:烙煉,誘注,奧氏體化處理,澤火,回火。
[0化3] 奧氏體化處理的溫度為1040°C,奧氏體化處理的時(shí)間為2.化。
[0054] 澤火具體操作如下:將奧氏體化處理后物料水冷至495°C,然后風(fēng)冷至330°C,再油 冷至室溫。
[0055] 回火溫度為210°C,回火時(shí)間為3.化。
[0056] 實(shí)施例7
[0057]本發(fā)明提出的一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,包括軸承外圈、滾珠和軸承內(nèi)圈,其中 滾珠表面涂覆有聚四氣乙締,軸承外圈的組分按重量百分比包括:C: 0.4 %,Si : 0.4 %,B: 0.062%,V:0.14%,Mn:0.48%,Ni:0.25%,Zr:0.08%,Cr:4.5%,Mo:0.135%,Co:0.1%, 〇1:0.242%,1^日:0.084%,5《0.015%,口《0.02%,余量為化。
[0化引軸承外圈的制備工藝包括:烙煉,誘注,奧氏體化處理,澤火,回火。
[0化9] 奧氏體化處理的溫度為1035°C,奧氏體化處理的時(shí)間為2.地。
[0060] 澤火具體操作如下:將奧氏體化處理后物料水冷至490°C,然后風(fēng)冷至335°C,再油 冷至室溫。
[0061 ] 回火溫度為200°C,回火時(shí)間為3.地。
[0062] 實(shí)施例8
[0063] 本發(fā)明提出的一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,包括軸承外圈、滾珠和軸承內(nèi)圈,其中 滾珠表面涂覆有聚四氣乙締,軸承外圈的組分按重量百分比包括:C:0.46%,Si:0.39%,B: 0.07%,V:0.138%,Mn:0.5%,Ni:0.24%,Zr:0.1%,Cr:4.45%,Mo:0.136%,Co:0.1%, 〇1:0.238%,1^日:0.086%,5《0.015%,口《0.02%,余量為化。
[0064] 軸承外圈的制備工藝包括:烙煉,誘注,奧氏體化處理,澤火,回火。
[00化]奧氏體化處理的溫度為1032°C,奧氏體化處理的時(shí)間為2.化。
[0066] 澤火具體操作如下:將奧氏體化處理后物料水冷至488°C,然后風(fēng)冷至338°C,再油 冷至室溫。
[0067] 回火溫度為195°C,回火時(shí)間為3.化。
[006引實(shí)施例9
[0069] 本發(fā)明提出的一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,包括軸承外圈、滾珠和軸承內(nèi)圈,其中 滾珠表面涂覆有聚四氣乙締,軸承外圈的組分按重量百分比包括:C: 0.3 %,Si : 0.5 %,B: 0.05%,V:0.16%,Mn:0.43%,Ni:0.3%,Zr:0.05%,Cr:4.:M81%,Mo:0.12%,Co:0.12%, Cu:0.22%,La:0.1%,S《0.015%,P《0.02%,余量為化。
[0070] 實(shí)施例10
[0071 ]本發(fā)明提出的一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,包括軸承外圈、滾珠和軸承內(nèi)圈,其中 滾珠表面涂覆有聚四氣乙締,軸承外圈的組分按重量百分比包括:C:0.6%,Si :0.3%,B: 0.08%,V:0.12%,Mn:0.56%,Ni:0.23%,Zr:0.13%,Cr:4.2%,M〇:0.15%,C〇:0.08%, 〇1:0.26%,1^日:0.07%,5《0.015%,口《0.02%,余量為化。
[0072] 將實(shí)施例7-10所得自潤(rùn)滑合金高壽命軸承進(jìn)行性能檢測(cè),其結(jié)果如下所示
[0073]
[0074] W上所述,僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此, 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明掲露的技術(shù)范圍內(nèi),根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加W等同替換或改變,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,包括軸承外圈、滾珠和軸承內(nèi)圈,其特征在于,其中滾 珠表面涂覆有聚四氟乙烯,軸承外圈的組分按重量百分比包括:C:0.3~0.6%,Si :0.3~ 0.5%,Β:0·05~0.08%,V:0.12~0· 16%,Μη:0·43~0.56%,Ni:0.2~0.3%,Zr:0.05~ 0.13%,Cr:4.2~4.8%,Μ〇:0·12~0.15%,C〇:0.08~0.12%,Cu:0.22~0.26%,La:0.07 ~0.1%,S彡0.015%,P彡0.02%,余量為Fe。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,其特征在于,V元素、Μη元素、Zr元素 、Cr 兀素的含量滿足如下關(guān)系:100 Χη〇= [ 100 X (ην+ΠΜη+nzr-O · 05) ]2+4,其中nv、nMn、nzr、ncr分 別表示V元素、Μη元素、Zr元素、Cr元素在軸承外圈的組分中所占重量百分比。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,其特征在于,Ni元素、Mo元素、Co元 素、La 元素的含量滿足如下關(guān)系:100XnNi = 100X( nMo+nco+nLa) -0 · 07,其中 mi、πμ。、nc。、nu 分別表示Ni元素、Mo元素、Co元素、La元素在軸承外圈的組分中所占重量百分比。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,其特征在于,軸承外圈的制備 工藝包括:熔煉,澆注,奧氏體化處理,淬火,回火。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,其特征在于,奧氏體化處理的 溫度為1020~1050 °C,奧氏體化處理的時(shí)間為2~3h。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,其特征在于,淬火具體操作如 下:將奧氏體化處理后物料水冷至480~500°C,然后風(fēng)冷至320~350°C,再油冷至室溫。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述自潤(rùn)滑合金高壽命軸承,其特征在于,回火溫度為180 ~220°C,回火時(shí)間為3~4h。
【文檔編號(hào)】C22C38/08GK106050936SQ201610625331
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月1日
【發(fā)明人】劉正龍
【申請(qǐng)人】寧波達(dá)爾機(jī)械科技有限公司