一種軸承鋼的超低溫離子注入強化系統及方法與流程

2024-03-23 12:54:05

本發明涉及一種軸承鋼的超低溫離子注入強化系統及方法，屬於金屬表面強化處理技術領域。

背景技術：

隨著我國國民經濟的不斷發展，應用於航空、航天、醫療、石化、天然氣、交通等高端裝備領域的高性能軸承產品數量需求越來越大，特別是超低溫環境下使用的特種軸承，超低溫軸承產品性能如超低溫條件下的耐磨損、抗疲勞、強韌性、硬度等性能有待進一步提升，各種軸承鋼材料本身的性能結構特點較難改變，這就要求在軸承鋼材料超低溫強化處理技術方面要有新的創新和突破，軸承鋼材料通過材料相關強化處理技術提高表面硬度、強度、芯部韌性、耐磨損、耐腐蝕等力學和機械性能，超低溫軸承鋼材料強化技術是促進我國特種機械工業提高經濟效益最基礎最關鍵中心環節之一。

為提高超低溫等環境下使用的軸承鋼材料綜合性能，如提高其抗腐蝕、耐磨損及抗疲勞性能，提高表面硬度和強韌性等，目前已證明行之有效的方法之一是採用離子注入技術，離子注入技術是通過電場把高能量的離子加速，通過級聯碰撞效應注入基材裡面，析出金屬化合物和合金相，形成離散強化相。離子注入改性層與基體材料溶合為一體，無明顯界面，不存在界面失效剝落現象，離子注入過程可以通過控制溫度﹑注入元素﹑注入元素劑量等參數，在注入層形成非晶和納米晶逐漸過渡的梯度結構材料，可以有效提升軸承鋼材料表面耐磨損、抗疲勞等性能。離子注入技術具有較高的可控性和重複度，十分適合進行軸承鋼材料表面強化，且該技術綠色無汙染，但是離子注入技術存在離子注入層過淺，注入層為亞穩態等問題。不過離子注入遇到低溫會發生二次強化，引起新的軸承鋼材料內部組織和性能變化，特別是針對超低溫條件下使用的軸承，需要超低溫條件下進行離子注入。

超低溫技術強化金屬材料是近年來研究的熱點，特別是在工具鋼和軸承鋼研究方面，因為在超低溫條件下馬氏體碎化，碳化物細化，引起硬度增強和韌性提高即同素異構鋼鐵材料強化。但細化晶粒為微米量級，很難細化為納米結構的晶粒，通過深冷製備特別小尺度的納米晶粒時，往往帶來金屬材料的韌性性能降低。

超低溫條件下注入延深納米梯度結構強化層，是利用超低溫和離子注入物理場激變的同時注入超飽和固溶雜質，製備具有梯度結構特點強化層，且強化層具有微結構層的協同強化效應，增強金屬離子注入深度強化性能的同時提高深冷影響區的超韌功能，且超低溫條件下注入具有超低溫環境的穩定性，最終大幅度提高特種工況條件下軸承鋼材料的強韌性、耐磨和抗剝落性能。目前現有技術對軸承鋼材料進行離子注入和超低溫處理，是將軸承鋼材料在真空爐內離子注入後，一般冷卻至室溫，然後將軸承鋼材料從真空爐取出，再送到深冷箱進行低溫深冷處理，首先此方法強化過程中間要經過一段時間，不容易控制冷卻溫度，深冷後再注入，不能控制轉移過程中的低溫吸附而引入注入雜質汙染，影響材料的處理質量，這種處理方式需要人工操作較多，容易出現誤操作，而且真空離子注入需要氮或氬氣源、金屬靶材，超低溫處理需要液氮，兩種設備需要不同提供處理介質的裝備，增加成本，生產率低，處理工件的質量不穩定。因此，需要開發軸承鋼的在線超低溫離子注入強化工藝提升金屬材料相關力學和機械性能，並需要設計實施軸承鋼的超低溫離子注入強化工藝的自動化設備系統。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種軸承鋼的超低溫離子注入強化系統，所述強化系統能夠實現超低溫技術、離子注入技術在同一真空下同時強化軸承鋼材料性能，真空及離子源系統穩定性高，在強化過程中可精確地控制冷卻終端溫度值，實現了智能化自動控制，降低成本，提高生產效率；利用本發明強化系統強化軸承鋼，克服了離子注入改性層比較淺、強化效果僅僅局限於表層的缺陷，利用超低溫離子注入在金屬材料次表面下原位製備具有高強超韌等良好力學性能的無界面梯度結構複合材料，可以顯著提高金屬材料的強韌性、耐磨損、抗疲勞等力學和機械性能。

本發明所提供的軸承鋼的超低溫離子注入強化系統，可以單獨實施超低溫技術或離子注入技術強化軸承鋼材料，也可以在同一真空下的同時實施超低溫技術和離子注入技術強化軸承鋼材料。

本發明所提供的超低溫離子注入強化系統，包括一真空腔室、冷卻工裝系統、測溫系統和智能控制系統；

所述真空腔室與抽真空系統相連通；

所述真空腔室的頂部設有金屬離子源和氣體離子源；

所述冷卻工裝系統包括液氮冷卻系統和電製冷系統，所述液氮冷卻系統包括設於所述真空腔室外的液氮冷卻箱，所述電製冷系統包括設於所述真空腔室內的半導體電控冷卻器；所述半導體電控冷卻器設於冷卻終端內，所述液氮冷卻箱通過循環泵和管道循環，所述管道延伸至所述真空腔室內且與所述半導體電控冷卻器相接觸；

所述冷卻終端上設有測溫傳感器；

所述測溫系統設於所述真空腔室內；

所述智能控制系統控制所述冷卻工裝系統和所述測溫系統。

所述的超低溫離子注入強化系統中，所述真空腔室呈圓柱體形；

所述抽真空系統與所述真空腔室的側壁相連通；

所述抽真空系統可對所述真空腔室抽真空至5.0×10-4pa～7.0×10-4pa之間，如6.0×10-4pa。

所述的超低溫離子注入強化系統中，所述金屬離子源的中心線和所述氣體離子源的中心線與所述真空腔室的中心法線之間的夾角均可為10°～20°，如15°；

所述金屬離子源可產生鈦、鉻、鋯、釔、鑭、鈰其中任意一種離子；

所述金屬離子源最大加速電壓可以達到50kv，束流均勻區達φ100mm；

所述氣體離子源可產生氮、氬中任意一種氣體離子；

所述氣體離子源其最大引出電壓可以達到100kv；

所述氣體離子源對所述軸承鋼材料進行清洗；

所述金屬離子源和所述氣體離子交替對軸承鋼材料進行離子注入，離子注入同時採用所述冷卻工裝系統對軸承鋼材料進行不同或恆定低溫溫度深冷處理。

所述的超低溫離子注入強化系統中，所述測溫系統包括溫度信號接收裝置和朗繆爾探針；

所述溫度信號接收裝置設於所述真空腔室的底壁上；

所述朗繆爾探針設於真空腔室的側壁上。

所述的超低溫離子注入強化系統中，所述冷卻工裝系統通過液氮循環和所述半導體電控冷卻器，使所述冷卻工裝系統在強化過程中精確地控制冷卻終端溫度值，可控溫度範圍達：-220℃～-60℃，可以在高能注入時對所述冷卻終端的軸承鋼材料進行不同低溫溫度處理，也可以在高能注入的同時保持恆定低溫溫度對軸承鋼材料進行低溫處理，並通過所述測溫傳感器把實時溫度傳輸至所述智能控制系統，所述冷卻工裝系統實現模塊化，便於維修維護和更換。

所述的超低溫離子注入強化系統中，所述智能控制系統可以完成大量工藝數據存儲並自動執行複雜工藝，滿足工況監控(如測量束流信號和溫度實時監控等)、歷史工藝參數記錄/查詢、實時趨勢圖文參數顯示等監控要求，實現了系統智能化自動控制，具備故障自診、故障報警、遠程監控等功能。

本發明超低溫離子注入強化系統可用於強化軸承鋼，可以顯著提高軸承鋼材料的強韌性、耐磨損、抗疲勞、硬度等力學和機械性能。

利用本發明超低溫離子注入強化系統強化軸承鋼時，可按照如下步驟進行：

(1)將軸承鋼置於所述超低溫離子注入強化系統中的所述真空腔室內的所述冷卻終端上，並利用所述抽真空系統對所述真空腔室抽真空；

(2)採用所述氣體離子源發射的氣體離子束對所述軸承鋼進行清洗；

(3)經下述步驟1)-2)或步驟a)-c)即實現對所述軸承鋼的強化：

1)採用離子注入方法，通過所述氣體離子源和所述金屬離子源向經步驟(2)處理後的所述軸承鋼的表面交替注入氣體離子和金屬離子；

2)採用所述冷卻工裝系統對經步驟1)處理的所述軸承鋼進行深冷強化處理；

a)採用所述冷卻工裝系統對經步驟(2)處理的所述軸承鋼進行深冷強化處理；

b)採用離子注入方法，通過所述氣體離子源和所述金屬離子源向經步驟a)處理後的所述軸承鋼的表面交替注入氣體離子和金屬離子；

c)採用所述冷卻工裝系統對經步驟b)處理的所述軸承鋼進行所述深冷強化處理。

上述方法中，所述軸承鋼可為m50軸承鋼或css-42l軸承鋼。

上述方法中，步驟(1)中，抽真空至5.0×10-4pa～7.0×10-4pa，如6.0×10-4pa；

步驟(2)中，所述氣體離子束採用純度為99.99％的氬氣源；

所述氣體離子束的引出電壓可為1～3kv，如2kv；

所述清洗的時間可為10～30分鐘，如20分鐘。

上述方法中，步驟(3)1)或步驟(3)b)中，所述氣體離子為氮和氬中任意一種氣體離子，注入氣體離子過程採用純度為99.99％的氣源，注入能量為70kev～100kev，具體可為70kev，注入劑量為2.0×1017ions/cm2～4.0×1017ions/cm2，具體可為3.0×1017ions/cm2；

所述金屬離子為鈦、鉻、鋯、釔、鑭和鈰中任意一種金屬離子，注入金屬離子採用純度為99.98％的金屬靶材，注入能量可為40kev～50kev，具體可為45kev，注入劑量可為2.0×1017ions/cm2～4.0×1017ions/cm2，具體可為3.0×1017ions/cm2；

上述方法中，步驟(3)2)或步驟(3)a)中，所述深冷強化處理的溫度為-220℃～-60℃之間的恆定溫度或變化溫度，時間為10～20小時。

在低能氣體離子束對軸承鋼材料進行真空清洗之前，可預先對軸承鋼材料表面進行去油脂、去鏽點、去雜質、去有機物殘留、超聲清洗，形成強韌一體化材料改性層，並且採用該方法可以顯著降低強化處理汙染和高耗能。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

本發明超低溫離子注入強化系統可以完成大量工藝數據存儲並自動執行複雜工藝，滿足工況監控(如測量束流信號和溫度實時監控等)、歷史工藝參數記錄/查詢、實時趨勢圖文參數顯示等監控要求，實現了系統智能化自動控制，具備故障自診、故障報警、在線監控等功能。本發明強化系統的真空及離子源系統穩定性高，在強化過程中可精確地控制冷卻終端溫度值，控制溫度範圍大、精度高，解決了在同一真空下同時實施超低溫技術、離子注入技術複合工藝強化軸承鋼的技術難題，通過冷卻終端對軸承鋼材料進行恆定或不同級別低溫強化處理的同時，在軸承鋼材料表面製備具有高強超韌等良好力學性能的無界面梯度結構複合材料，可以顯著提高軸承鋼材料的強韌性、耐磨損、抗疲勞等力學和機械性能。如圖4所示，對未進行強m50軸承鋼和強化後m50軸承鋼進行探針顯微硬度測試的結果表明，進行超低溫離子注入強化表面性能後的m50軸承鋼比未進行強化m50軸承鋼的硬度提高30％以上；如圖5所示，對未進行強m50軸承鋼與強化後的m50軸承鋼進行往復摩擦磨損試驗後的結果表明，進行超低溫離子注入強化表面性能後的m50軸承鋼比未進行強化m50軸承鋼的減磨耐磨性能提高了近4倍。

附圖說明

圖1為本發明軸承鋼的超低溫離子注入強化系統的主視示意圖。

圖2為本發明軸承鋼的超低溫離子注入強化工藝流程示意圖。

圖3為本發明強化系統主視示意圖中工裝冷卻系統部分結構分示意圖。

圖4為未強化和強化後的軸承鋼材料的顯微硬度對比圖。

圖5為未強化和強化後的軸承鋼材料的摩擦磨損對比圖。

圖中各標記如下：

1金屬離子源、2氣體離子源、3真空腔室、4抽真空系統、5管道及密封裝置、6冷卻終端、7測溫傳感器、8溫度信號接收裝置、9朗繆爾探針、10智能控制系統、11液氮冷卻箱、12循環泵、13半導體電控冷卻器。

具體實施方式

下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。

下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。

結合圖1對本發明實施例的一種軸承鋼的超低溫離子注入強化系統進行詳細描述：

抽真空系統4，所述抽真空系統採用模塊化設計，實現抽速高、時間短，提高工藝加工生產效率，高真空可以保障離子注入的均勻性和超低溫的穩定性；

真空腔體3，所述抽真空系統安裝於所述真空腔室右側壁上，所述真空腔室為一圓柱形結構，包括底壁、左側壁、右側壁、頂壁和密封門；

金屬離子源1安裝在所述真空腔室頂壁左側上；氣體離子源2安裝在所述真空腔室頂壁右側上；所述金屬離子源和氣體離子源中心線與所述真空腔室中心法線的夾角都為15°；

冷卻工裝系統，所述冷卻工裝系統在離子注入機的真空室內提供具有調節超低溫溫度功能，包括冷卻終端6、半導體電控冷卻器13、測溫傳感器7安裝在真空腔室內部低壁上，以及液氮冷卻箱11、循環泵12、管道及密封裝置5安裝在真空腔室外部低壁上。

參考圖3，所述半導體電控冷卻器13安裝於所述冷卻終端6靶面內部，所述測溫傳感器7安裝於所述冷卻終端6靶面底部。所述冷卻終端內採用液氮冷卻和半導體電控制冷器結合，半導體電控制冷器具有功率小、響應快、溫寬大等優點，半導體電控制冷器一面製冷範圍為-60℃～0℃，另一面為相對應的加熱溫度0℃～60℃，四層半導體電控制冷器疊加，可使冷卻工裝系統中冷卻終端和軸承鋼材料接觸的表面溫度範圍達：-220℃～-60℃，控制溫度精度1℃，再通過-196℃的循環液氮對四層半導體電控制另一面加熱溫度60℃～220℃進行冷卻；所述冷終端裝置內需要高真空旋轉密封，在超低溫條件下，普通的密封材料已經不能使用，採用陶瓷和金屬結構，旋轉部分考慮電磁連接等方式，電機潤滑為固體潤滑方式設計出所述管道及密封裝置。

測量系統包括溫度信號接收裝置8和朗繆爾探針9，分別安裝在所述真空腔室內低壁和側壁上；金屬產品超低溫測量也是一個技術難點，由於工藝的特殊性，普通的測溫方式存在測不準的問題，非接觸紅外測溫也存在問題，紅外在低於-75℃以下，發射率很低，再通過觀察窗的衰減，很難測到旋轉工件的溫度，所述測量系統採用膜式超低溫傳感器和射頻信號傳輸技術，在工件表面取得溫度信號，通過射頻傳輸到信號轉換裝置，進行超低溫條件下試樣表面溫度測溫。

智能控制系統10安裝在所述真空腔室外部，是整個低溫離子注入金屬強化系統的控制單元，包括機櫃、半導體控制系統、電源、工藝資料庫等軟硬體。所述智能控制系統可以完成大量工藝數據存儲並自動執行複雜工藝，滿足工況監控(如測量束流信號和溫度實時監控等)、歷史工藝參數記錄/查詢、實時趨勢圖文參數顯示等監控要求，實現了系統智能化自動控制，具備故障自診、故障報警、在線監控等功能。

在本發明的另一個方面，本發明提出了一種軸承鋼的超低溫離子注入強化方法，下面參考圖2對本發明實施例軸承鋼的超低溫離子注入強化工藝進行詳細描述。根據本發明的實施例，該工藝包括：

m100將軸承鋼材料放入超低溫離子注入強化系統真空腔室內冷卻終端上，並對真空腔室抽真空至5.0×10-4pa到7.0×10-4pa之間；

該步驟中，打開超低溫離子注入強化系統真空腔室的密封門，將軸承鋼材料放入到冷卻工裝系統中的冷卻終端上，關閉真空腔室的密封門，開啟抽真空系統，打開機械泵、分子泵，開啟循環水系統，抽真空至5.0×10-4pa到7.0×10-4pa之間。

m200採用低能氣體離子束對步驟m100得到的軸承鋼材料表面進行清洗；

該步驟中，通過所述氣體離子源，採用低能氣體離子束對m100步驟得到的軸承鋼材料進行清洗。由此，可以去除軸承鋼材料表面的物理吸附層，從而有效避免對後續注入元素的汙染。

具體的，根據本發明的一個實施例，清洗處理的具體操作條件並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個實施例，清洗處理的操作條件可以採用：低能氣體離子束採用純度為99.99％的氬氣源，離子束的引出電壓為1～3kv，離子束清洗時間為10～30分鐘。

m300採用中能離子束在步驟m200得到的軸承鋼材料表面進行交替注入金屬離子和氣體離子；

該步驟中，通過所述金屬離子源和氣體離子源，採用中能離子束在m200得到的軸承鋼材料表面交替注入金屬離子和氣體離子，其中，先注入氣體離子，再注入金屬離子，具體的，氣體離子可以為氬和氮中任意一種離子，注入氣體離子過程採用純度為99.99％的氣源，注入能量為70kev～100kev，注入劑量為2.0×1017ions/cm2～4.0×1017ions/cm2。具體的，金屬離子可以為鈦、鉻、鋯、釔、鑭和鈰中任意一種離子，注入金屬離子採用高純度金屬靶材，注入能量為40kev～50kev，注入劑量為2.0×1017ions/cm2～4.0×1017ions/cm2。

根據本發明的一個實施例，該過程中，中能離子束的注入能量並不受特別限制，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的一個具體實施例，該過程中，氣體離子中能離子束的注入能量可以為70kev，金屬離子中能離子束的注入能量可以為45kev。

根據本發明的再一個實施例，交替注入金屬離子和氣體離子次數不受限制，發明人發現，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇，根據本發明的再一個具體實施例，交替注入3次。發明人發現，該交替注入次數可以明顯提高軸承鋼的耐磨和接觸疲勞性能。

m400採用冷卻工裝系統對步驟m300處理前和/或者過程中的軸承鋼材料進行低溫強化處理。

該步驟中，採用所述冷卻工裝系統對步驟m300處理前或者處理過程中的軸承鋼材料進行低溫強化處理，冷卻時間為10～20小時，採用液氮冷卻和電製冷技術相結合，通過液氮循環和所述半導體電控冷卻器，使冷卻終端表面溫度值可實時精確控制在-220℃～-60℃溫度範圍內的一個值，精確度為1℃。通過低溫對軸承鋼材料進行低溫深冷強化處理，軸承鋼材料在處理溫度為-220℃～-60℃之間的恆定溫度或變化溫度下，會使軸承鋼材料發生收縮變形，在低溫或者超低溫條件下內馬氏體碎化，碳化物細化，引起硬度增強和韌性提高即同素異構鋼鐵材料強化，從而提升軸承鋼材料的強韌性和耐磨性能。

參考圖2，根據本發明實施例一種軸承鋼的超低溫離子注入強化工藝進一步包括：

m500：將軸承鋼放入真空腔室之前，預先採用清洗試劑對所述軸承鋼材料表面進行去油脂、去鏽點、去雜質、去有機物殘留、超聲清洗，再使用乾淨綢布擦洗、擦乾並放置於烘箱中烘乾10～20分鐘。

下面參考具體實施例，對本發明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發明。

實施例1、

首先採用清洗試劑對m50軸承鋼材料表面進行去油脂、去鏽點、去雜質、去有機物殘留、超聲清洗，再使用乾淨綢布擦洗、擦乾並放置於烘箱中烘乾15分鐘，使用軸承鋼的超低溫離子注入強化系統對對m50軸承鋼材料進行超低溫離子注入強化工藝，將得到的m50軸承鋼鋼材料放入到超低溫離子注入強化系統的冷卻終端上，關閉真空腔室的密封門，開啟抽真空系統，抽真空至6.0×10-4pa，冷卻終端沿自身軸線勻速緩慢旋轉的同時，採用氣體離子源對m50軸承鋼材料進行低能氣體離子束清洗，使用純度為99.99％的氬氣源，離子束的引出電壓為2kv，離子束清洗時間為20分鐘，通過冷卻工裝系統對m50軸承鋼材料進行低溫強化處理，冷卻注入終端低溫溫度控制值為-150℃時，冷卻時間為10小時；接著交替注入氣體氮離子和金屬鈦離子3次，離子注入氣體氮離子採用純度為99.99％的氮氣，注入能量為70kev，注入劑量為3.0×1017ions/cm2，離子注入金屬鈦離子採用99.98％的金屬鈦靶材，注入能量為45kev，注入劑量為3.0×1017ions/cm2；在離子注入的同時，通過冷卻工裝系統對氣體氮離子和金屬鈦離子交替注入過程中的m50軸承鋼材料進行變化低溫溫度強化處理，溫度變化範圍為-220℃～-60℃，首先低溫溫度控制值為-220℃，後續低溫溫度每小時升溫20℃，至-60℃後每小時降溫20℃，一次循環直至注入工藝結束。然後將經過超低溫離子注入強化處理後的m50軸承鋼材料放入酒精中清洗10分鐘，並將其真空密封封存。

實施例2、

首先採用清洗試劑對m50軸承鋼材料表面進行去油脂、去鏽點、去雜質、去有機物殘留、超聲清洗，再使用乾淨綢布擦洗、擦乾並放置於烘箱中烘乾15分鐘，使用軸承鋼的超低溫離子注入強化系統對對m50軸承鋼材料進行超低溫離子注入強化工藝，將得到的m50軸承鋼鋼材料放入到超低溫離子注入強化系統的冷卻終端上，關閉真空腔室的密封門，開啟抽真空系統，抽真空至6.0×10-4pa，冷卻終端沿自身軸線勻速緩慢旋轉的同時，採用氣體離子源對m50軸承鋼材料進行低能氣體離子束清洗，使用純度為99.99％的氬氣源，離子束的引出電壓為1kv，離子束清洗時間為30分鐘，然後通過冷卻工裝系統對m50軸承鋼材料進行低溫強化處理，冷卻注入終端低溫溫度控制值為-180℃時，冷卻時間為15小時；接著交替注入氣體氬離子和金屬鋯離子2次，離子注入氣體氮離子採用純度為99.99％的氬氣，注入能量為80kev，注入劑量為2.0×1017ions/cm2，離子注入金屬鈦離子採用99.98％的金屬鈦靶材，注入能量為45kev，注入劑量為2.0×1017ions/cm2；在注入氣體離子氬離子的同時，通過冷卻工裝系統對注入氮離子和鋯離子的同時，通過冷卻工裝系統對注入過程中的m50軸承鋼材料進行低溫強化處理，低溫溫度控制值為-150℃。然後將經過超低溫離子注入強化處理後的m50軸承鋼材料放入酒精中清洗10分鐘，並將其真空密封封存。

採用qness顯微硬度測試儀進行硬度測試，設置參數為：單位hv，載荷10g和100g，加載時間10s，得出強化前後顯微硬度對比圖如圖4所示，其中，基材指的未經任何強化處理的m50軸承鋼；離子注入處理指的是僅進行本發明方法中的步驟(3)1)或b)(交替注入氣體離子和金屬離子，圖2中的步驟m300)，其具體條件與實施例2中相同；冷處理指的是僅進行本發明方法中的步驟(3)2)或a)和b)深冷強化處理，圖2中的步驟m400)，其具體條件與實施例2中相同，，冷+注入複合指的是經實施例2的複合強化處理。

由圖4所示的m50軸承鋼和強化後的m50軸承鋼進行探針顯微硬度測試的結果可以看出，進行超低溫離子注入強化表面性能後的m50軸承鋼比未進行強化m50軸承鋼的硬度提高30％以上，且比僅進行離子注入的m50軸承鋼的硬度提高20％，比僅進行深冷處理的m50軸承鋼的硬度提高15％。

對經實施例2複合強化後的m50軸承鋼材料進行摩擦磨損試驗，採用umt-5摩擦磨損試驗機進行往復摩擦磨損試驗，對磨副為直徑4mm的sin球，設置參數為：載荷1n，行程5mm。得出強化前後摩擦磨損對比圖如圖5所示。

由圖5所示的m50軸承鋼與強化後的m50軸承鋼進行往復摩擦磨損試驗後的結果可以看出，進行超低溫離子注入強化表面性能後的m50軸承鋼比未進行強化m50軸承鋼的摩擦磨損試驗耐磨損時間提高了近4倍，平均摩擦係數降低了60％以上。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。

儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。