一種高氮不鏽軸承鋼熱處理工藝的製作方法
2023-05-28 10:46:31 1
本發明涉及熱處理工藝
技術領域：
，一種高氮不鏽軸承鋼熱處理工藝。
背景技術：
：目前，在涉及航空航天等工作條件十分惡劣的行業中使用的軸承除要求其具有高的斷裂韌性、高的接觸疲勞壽命、高的耐磨性外，還必須滿足鹽霧，黴菌和溼熱的「三防」試驗要求，但是國內使用的傳統高碳鉻不鏽軸承鋼無法滿足使用性能要求。由於傳統的鋼材不可避免地會產生大塊的共晶碳化物，這些碳化物分布不均勻形成帶狀，大部分在晶界上析出，而且熱處理時無法消除，往往對軸承套圈的磨削和超精工序產生不利的影響。高氮鋼是材料研究的一個新領域，由於高氮鋼所具有的材料特性，其開發、應用受到各個國家的廣泛關注，但其中還有很多的問題沒有解決，例如傳統的高氮鋼在鑄造的過程以及在熱處理的過程中，會使得高氮鋼製作原件與自身的完美狀態存在一定程度上的差異，而造成這些差異的原因除了高氮鋼中的原料配比問題，其熱處理工藝也是其自身的一個主要的原因，現有技術下的熱處理工藝，在進行預熱、加熱以及冷卻的過程比較簡單，由於軸承原件內部存在較多的雜質，且這些雜質不易去除，而軸承原件工作環境較為複雜，對軸承原件的要求較高，原件在普通的加工和使用過程中，會嚴重降低其使用質量，造成耐磨性、接觸疲勞性以及韌性出現一定程度上的降低，並且傳統的熱處理工藝存在大量的能源浪費，所以亟待一種熱處理工藝來提升高氮鋼軸承不鏽鋼的加工質量。技術實現要素：本發明的目的在於提供一種高氮不鏽軸承鋼熱處理工藝，以解決上述
背景技術：
中提出的問題。為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種高氮不鏽軸承鋼熱處理工藝，該工藝包括以下步驟：S1：選取高氮鋼液體作為基礎原料，使用合適的模具進行鑄造成型，製得高氮不鏽軸承鋼原件；S2：設置多個沙池，沙池的溫度各不相同；S3：退火，將S1步驟中的原件放置在退火爐內，設定退火爐的高溫為780-800℃，低溫為550-600℃，原件位於退火爐內時間不少於4.5h；S4：選取溫度分別在350-400℃、250-300℃、150-200℃、50-100℃、15-40℃之間的沙池，標號分別為1、2、3、4、5號沙池，並將S3步驟中的原件放置到1號沙池中，當沙池溫度降低至沙池設定溫度時，取出原件並放置到2號沙池中，同理，原件依次通過1-5號沙池；S5：製取表面塗抹劑：選取含碳量在0.35%以下的鋼液作為基礎鋼液，向其中充入氮氣，保持基礎鋼液為融化狀態並向其中添加Cr、Mn和Nb，之後使用電磁攪拌25-30min，表面塗抹劑製作完成；S6：預熱，將S4步驟製得的原件進行預熱，先將原件放入加熱設備中，設定加熱設備溫度在150-300℃之間，預熱40-60min，將原件取出並向原件表面噴塗表面塗抹劑，噴塗過程採用噴淋式噴塗法，將原件無死角噴塗；S7：使用火焰槍對S6步驟製得的原件進行灼燒，灼燒時間在30min-75min之間，待原件得到完全灼燒後，立即取出；S8：選用冷風機，將S7步驟製得的原件立即通過冷風機冷卻，冷風機吹掃原件後，將原件放入到冷卻液中冷卻至60℃以下後，取出；S9：把S8步驟中的冷卻原件進行空冷，使用回火爐並設定回火爐溫度在130-170℃之間，待溫度升至設定溫度後，保持時間45min以上，取出原件，至此該高氮不鏽軸承鋼熱處理工藝完成。優選的，所述沙池的沙粒直徑不少於三種，且沙粒直徑分別為1mm、1.5mm與2mm。優選的，所述Cr在表面塗抹劑中的含量在13-15%之間，Mn在表面塗抹劑中的含量≤1.2%，Nb在表面塗抹劑中的含量≤0.8%。優選的，所述火焰槍設置不少於3組，且火焰槍圍繞待處理原件呈均勻設置。優選的，所述S6步驟中原件位於表面塗抹劑熔爐的上方，採用循環式噴塗結構。與現有技術相比，本發明的有益效果是：本發明的工藝更加科學合理，通過合理的工藝操作步驟，能夠將高氮不鏽鋼軸承的表面進行合理化處理，使軸承原件的避免0.5mm以上得到較好的加固處理，並且通過沙池的降溫以及保溫效果，能夠提高原件的熱處理質量，相比傳統的熱處理工藝，本工藝能夠在一定程度上降低了資源浪費，並且能夠提高軸承原件的耐磨性、接觸疲勞性以及韌性出，很大程度上提高了軸承原件的使用質量和壽命。具體實施方式下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。實施例一本發明提供一種技術方案：一種高氮不鏽軸承鋼熱處理工藝，該工藝包括以下步驟：S1：選取高氮鋼液體作為基礎原料，使用合適的模具進行鑄造成型，製得高氮不鏽軸承鋼原件；S2：設置多個沙池，沙池的溫度各不相同；S3：退火，將S1步驟中的原件放置在退火爐內，設定退火爐的高溫為800℃℃，低溫為550℃，原件位於退火爐內時間4.5h；S4：選取溫度分別在350℃、250℃、150℃、50℃、15℃之間的沙池，標號分別為1、2、3、4、5號沙池，並將S3步驟中的原件放置到1號沙池中，當沙池溫度降低至沙池設定溫度時，取出原件並放置到2號沙池中，同理，原件依次通過1-5號沙池；S5：製取表面塗抹劑：選取含碳量在0.35%的鋼液作為基礎鋼液，向其中充入氮氣，保持基礎鋼液為融化狀態並向其中添加Cr、Mn和Nb，之後使用電磁攪拌25min，表面塗抹劑製作完成；S6：預熱，將S4步驟製得的原件進行預熱，先將原件放入加熱設備中，設定加熱設備溫度在150℃，預熱40min，將原件取出並向原件表面噴塗表面塗抹劑，噴塗過程採用噴淋式噴塗法，將原件無死角噴塗；S7：使用火焰槍對S6步驟製得的原件進行灼燒，灼燒時間在30min，待原件得到完全灼燒後，立即取出；S8：選用冷風機，將S7步驟製得的原件立即通過冷風機冷卻，冷風機吹掃原件後，將原件放入到冷卻液中冷卻至60℃後，取出；S9：把S8步驟中的冷卻原件進行空冷，使用回火爐並設定回火爐溫度在130℃，待溫度升至設定溫度後，保持時間45min，取出原件，至此該高氮不鏽軸承鋼熱處理工藝完成。其中：所述沙池的沙粒直徑不少於三種，且沙粒直徑分別為1mm、1.5mm與2mm，所述Cr在表面塗抹劑中的含量在13%，Mn在表面塗抹劑中的含量為1.2%，Nb在表面塗抹劑中的含量為0.8%，所述火焰槍設置3組，且火焰槍圍繞待處理原件呈均勻設置，所述S6步驟中原件位於表面塗抹劑熔爐的上方，採用循環式噴塗結構。實施例二本發明提供一種技術方案：一種高氮不鏽軸承鋼熱處理工藝，該工藝包括以下步驟：S1：選取高氮鋼液體作為基礎原料，使用合適的模具進行鑄造成型，製得高氮不鏽軸承鋼原件；S2：設置多個沙池，沙池的溫度各不相同；S3：退火，將S1步驟中的原件放置在退火爐內，設定退火爐的高溫為790℃，低溫為580℃，原件位於退火爐內時間5h；S4：選取溫度分別在370℃、270℃、170℃、80℃、25℃之間的沙池，標號分別為1、2、3、4、5號沙池，並將S3步驟中的原件放置到1號沙池中，當沙池溫度降低至沙池設定溫度時，取出原件並放置到2號沙池中，同理，原件依次通過1-5號沙池；S5：製取表面塗抹劑：選取含碳量在0.3%的鋼液作為基礎鋼液，向其中充入氮氣，保持基礎鋼液為融化狀態並向其中添加Cr、Mn和Nb，之後使用電磁攪拌27min，表面塗抹劑製作完成；S6：預熱，將S4步驟製得的原件進行預熱，先將原件放入加熱設備中，設定加熱設備溫度在230℃之間，預熱50min，將原件取出並向原件表面噴塗表面塗抹劑，噴塗過程採用噴淋式噴塗法，將原件無死角噴塗；S7：使用火焰槍對S6步驟製得的原件進行灼燒，灼燒時間在50min之間，待原件得到完全灼燒後，立即取出；S8：選用冷風機，將S7步驟製得的原件立即通過冷風機冷卻，冷風機吹掃原件後，將原件放入到冷卻液中冷卻至650℃後，取出；S9：把S8步驟中的冷卻原件進行空冷，使用回火爐並設定回火爐溫度在155℃，待溫度升至設定溫度後，保持時間50min上，取出原件，至此該高氮不鏽軸承鋼熱處理工藝完成。其中：所述沙池的沙粒直徑不少於三種，且沙粒直徑分別為1mm、1.5mm與2mm，所述Cr在表面塗抹劑中的含量在14%之間，Mn在表面塗抹劑中的含量為1%，Nb在表面塗抹劑中的含量為0.7%，所述火焰槍設置4組，且火焰槍圍繞待處理原件呈均勻設置，所述S6步驟中原件位於表面塗抹劑熔爐的上方，採用循環式噴塗結構。實施例三本發明提供一種技術方案：一種高氮不鏽軸承鋼熱處理工藝，該工藝包括以下步驟：S1：選取高氮鋼液體作為基礎原料，使用合適的模具進行鑄造成型，製得高氮不鏽軸承鋼原件；S2：設置多個沙池，沙池的溫度各不相同；S3：退火，將S1步驟中的原件放置在退火爐內，設定退火爐的高溫為800℃，低溫為600℃，原件位於退火爐內時間5.5h；S4：選取溫度分別在400℃、300℃、200℃、100℃、40℃之間的沙池，標號分別為1、2、3、4、5號沙池，並將S3步驟中的原件放置到1號沙池中，當沙池溫度降低至沙池設定溫度時，取出原件並放置到2號沙池中，同理，原件依次通過1-5號沙池；S5：製取表面塗抹劑：選取含碳量在0.29%以下的鋼液作為基礎鋼液，向其中充入氮氣，保持基礎鋼液為融化狀態並向其中添加Cr、Mn和Nb，之後使用電磁攪拌30min，表面塗抹劑製作完成；S6：預熱，將S4步驟製得的原件進行預熱，先將原件放入加熱設備中，設定加熱設備溫度在300℃之間，預熱60min，將原件取出並向原件表面噴塗表面塗抹劑，噴塗過程採用噴淋式噴塗法，將原件無死角噴塗；S7：使用火焰槍對S6步驟製得的原件進行灼燒，灼燒時間在75min之間，待原件得到完全灼燒後，立即取出；S8：選用冷風機，將S7步驟製得的原件立即通過冷風機冷卻，冷風機吹掃原件後，將原件放入到冷卻液中冷卻至68℃後，取出；S9：把S8步驟中的冷卻原件進行空冷，使用回火爐並設定回火爐溫度在170℃之間，待溫度升至設定溫度後，保持時間55min，取出原件，至此該高氮不鏽軸承鋼熱處理工藝完成。其中：所述沙池的沙粒直徑不少於三種，且沙粒直徑分別為1mm、1.5mm與2mm，所述Cr在表面塗抹劑中的含量在15%之間，Mn在表面塗抹劑中的含量為1.1%，Nb在表面塗抹劑中的含量為0.75%，所述火焰槍設置5組，且火焰槍圍繞待處理原件呈均勻設置，所述S6步驟中原件位於表面塗抹劑熔爐的上方，採用循環式噴塗結構。將三組實施例所製得的高氮軸承不鏽鋼，加工製成原件，將軸承原件使用相同規格進行安裝並同時進行轉動磨損、斷裂強度以及接觸疲勞性實驗，實驗數據如下：組別斷裂韌性耐磨性接觸疲勞性實施例一+++++實施例二++++++++++實施例三++++以傳統的不鏽鋼軸承最為基礎對照，將傳統的不鏽鋼軸承的斷裂韌性、耐磨性、接觸疲勞性均設為「+」。由上表數據可知，三組實施例相比傳統的不鏽鋼軸承均有較好的功能性提高，其中以實施例二效果最佳。本工藝相比傳統的熱處理工藝，通過沙池的降溫以及保溫處理，能夠較好的將軸承原件的溫度進行合理的控制，提高軸承原件的熱處理質量，並且通過在表面進行灼燒，配合Cr、Mn和Nb能夠提高軸承原件表面的氮元素含量，更好的維持軸承原件避免0.5mm以上的結構韌性。總的來說，本工藝優化了傳統的高氮軸承不鏽鋼的熱處理工藝，並且在一定程度上實現了資源節約，很大程度上提高了軸承原件的斷裂韌性、耐磨性以及接觸疲勞性，具有廣泛的市場應用前景，利於推廣。儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同物限定。當前第1頁1 2 3