專利名稱：一種含鉬軸承鋼表面強(qiáng)化的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明一種含鑰軸承鋼表面強(qiáng)化的工藝方法，屬于金屬材料的表面處理領(lǐng)域，特別涉及到一種Cr4Mo4V軸承鋼表面強(qiáng)化的強(qiáng)流脈沖電子束輻照工藝方法的技術(shù)方案。
背景技術(shù)：
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Cr4Mo4V軸承鋼是一種含鑰高速鋼，是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最為廣泛、綜合性能好、合金含量低的一種高速鋼類高溫軸承鋼，因其優(yōu)異的高溫性能，常被用于制作飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)軸承。但是由于該材料碳化物粒子和晶粒尺寸粗大，在高速重載的條件下，極易發(fā)生疲勞磨損失效現(xiàn)象，導(dǎo)致軸承壽命較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足航空工業(yè)的發(fā)展。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承服役條件的復(fù)雜性，除了要求軸承具有較高的抗腐蝕性能夕卜，還需要軸承內(nèi)部保持良好的抗沖擊韌性，因此，在生產(chǎn)中，經(jīng)常采用表面改性的方法提高軸承的耐腐蝕性能。但是傳統(tǒng)的表面改性方法如離子注入、表面涂覆、化學(xué)熱處理等都無(wú)法滿足軸承表面改性的要求。強(qiáng)流脈沖電子束技術(shù)是一種新興的表面改性技術(shù)，在電子束輻照過(guò)程中，能在材料表面形成重熔層，碳化物粒子及晶粒尺寸得到細(xì)化，進(jìn)而提高材料耐磨及耐腐蝕性能。它的優(yōu)點(diǎn)是電子束束斑直徑大，因此生產(chǎn)效率高、材料表面性能均勻性良好，工藝參數(shù)可控性高，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是在電子束輻照過(guò)程中，材料表層過(guò)多的亞穩(wěn)殘余奧氏體被保留到室溫，不但使材料表層硬度降低，并且在使用過(guò)程中殘余奧氏體會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，影響軸承精度，因此給材料使用性能帶來(lái)不利的影響。現(xiàn)急需一種改善和提高材料使用性能的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明一種含鑰軸承鋼表面強(qiáng)化的工藝方法的目的在于:為解決上述傳統(tǒng)Cr4Mo4V軸承鋼組織粗大導(dǎo)致使用壽命較低的問(wèn)題，改善和提高該材料的使用性能，從而提供一種采用強(qiáng)流脈沖電子束輻照結(jié)合回火處理工藝強(qiáng)化和提高Cr4Mo4V軸承鋼使用性能的工藝方法。本發(fā)明一種含鑰軸承鋼表面強(qiáng)化的工藝方法，其特征在于是一種利用強(qiáng)流脈沖電子束輻照結(jié)合回火處理細(xì)化Cr4Mo4V軸承鋼材料表層組織的方法，其具體步驟如下:
(1)超聲清洗
首先將經(jīng)過(guò)砂紙打磨的Cr4Mo4V軸承鋼放入純度為99.9%以上的丙酮溶液中進(jìn)行超聲清洗，時(shí)間為5 lOmin，次數(shù)為兩次，然后將清洗過(guò)的Cr4Mo4V軸承鋼放入純度為99.9%以上的酒精中進(jìn)行超聲清洗，時(shí)間為l(Tl5min，次數(shù)為兩次；
(2)強(qiáng)流脈沖電子束輻照
將經(jīng)過(guò)清洗的Cr4Mo4V軸承鋼放到真空室試樣臺(tái)上，該材料表面與電子槍陽(yáng)極之間的距離為15 20cm，關(guān)閉真空室，將真空抽至3 X10_3Pa，然后向真空室內(nèi)通入純度為99.99at%的氬氣，并使氣壓維持在0.04、.06Pa，此時(shí)打開電子槍，電子槍的加速電壓為2(T33 kV，脈寬為2 5 μ s,能量密度為9 18 J/cm2,輻照次數(shù)為5 20次；(3)回火處理
將經(jīng)過(guò)強(qiáng)流脈沖電子束輻照的Cr4Mo4V鋼進(jìn)行回火處理，回火溫度為:50(T65(TC，次數(shù)為2 3次，時(shí)間為0.5^1h,即得到碳化物細(xì)小和彌散分布的表層組織，其表層硬度由12.5GPa上升到13.5GPa，耐磨性提高了 2倍。本發(fā)明一種含鑰軸承鋼表面強(qiáng)化的工藝方法的優(yōu)點(diǎn)是:
(O電子束束斑直徑大r50cm2)，電子束不需要做復(fù)雜的掃描運(yùn)動(dòng)，因此生產(chǎn)效率高。(2)材料經(jīng)過(guò)電子束輻照及回火處理后，材料表層粗大的碳化物消失，表層析出了細(xì)小彌散分布的碳化物粒子。(3)經(jīng)過(guò)電子束輻照及回火處理的材料，其表層硬度由12.5GPa上升到13.5GPa，耐磨性提高了 2倍。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式1:本實(shí)施方式中強(qiáng)流脈沖電子束技術(shù)提高Cr4Mo4V軸承鋼耐腐蝕性能的工藝過(guò)程如下:(I)超聲清洗:首先將經(jīng)過(guò)2000 #砂紙打磨的Cr4Mo4V軸承鋼依次放入純度為99.9%以上的丙酮和純度為99.9%以上的乙醇中進(jìn)行超聲清洗，超聲頻率為40Hz，時(shí)間為5min，次數(shù)分別為兩次，然后吹干；(2)強(qiáng)流脈沖電子束輻照:將經(jīng)過(guò)清洗的Cr4Mo4V軸承鋼放到真空室試樣臺(tái)上，材料表面與電子槍陽(yáng)極之間的距離為15cm，關(guān)閉真空室，將真空抽至IX 10_3 5Pa，然后向真空室內(nèi)通入純度為99.99at%的氬氣，并使氣壓維持在0.04Pa,此時(shí)打開電子槍，電子槍的加速電壓為20kV,脈寬為2 μ s,能量密度為9 J/cm2,輻照次數(shù)為5次；(3)回火處理:將經(jīng)過(guò)強(qiáng)流脈沖電子束輻照的Cr4Mo4V鋼進(jìn)行回火處理，回火溫度為:500°C，次數(shù)為2次，時(shí)間為0.5h，即得到表層組織細(xì)化的Cr4Mo4V軸承鋼。實(shí)施方式2:本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
I不同的是步驟(I)中將Cr4Mo4V軸承鋼依次放入丙酮和無(wú)水乙醇中進(jìn)行超聲清洗，時(shí)間為lOmin，其他具體步驟與具體實(shí)施方式
I相同。實(shí)施方式3:本實(shí)施方式與實(shí)施方式I不同的是步驟(2)中將真空室真空抽至將真空抽至5X10_3Pa，其他具體步驟與實(shí)施方式I相同。實(shí)施方式4:本實(shí)施方式與實(shí) 施方式I不同的是步驟(2)中電子槍的加速電壓為33kV，脈寬為5μ S，能量密度為18J/cm2，輻照次數(shù)為20次，其他具體步驟與實(shí)施方式I相同。
權(quán)利要求
1.一種含鑰軸承鋼表面強(qiáng)化的工藝方法，其特征在于是一種利用強(qiáng)流脈沖電子束輻照結(jié)合回火處理細(xì)化Cr4Mo4V軸承鋼材料表層組織的方法，其具體步驟如下 (1)超聲清洗 首先將經(jīng)過(guò)砂紙打磨的Cr4Mo4V軸承鋼放入純度為99. 9%的丙酮中進(jìn)行超聲清洗，時(shí)間為5"!Omin,次數(shù)為兩次,然后將清洗過(guò)的Cr4Mo4V軸承鋼放入純度為99. 9%的乙醇中進(jìn)行超聲清洗，時(shí)間為l(Tl5min，次數(shù)為兩次； (2)強(qiáng)流脈沖電子束輻照 將經(jīng)過(guò)(I)超聲清洗的Cr4Mo4V軸承鋼放到真空室試樣臺(tái)上，該材料表面與電子槍陽(yáng)極之間的距離為15 20cm，關(guān)閉真空室，將真空抽至3X10_3Pa，然后向真空室內(nèi)通入純度為99. 99at%的氬氣，并使氣壓維持在O. 04、. 06Pa，此時(shí)打開電子槍，電子槍的加速電壓為20 33 kV，脈寬為2 5 μ S，能量密度為9 18 J/cm2，輻照次數(shù)為5 20次； (3)回火處理 將經(jīng)過(guò)(2)強(qiáng)流脈沖電子束輻照的Cr4Mo4V鋼進(jìn)行回火處理，回火溫度為50(T65(rC，次數(shù)為2 3次，時(shí)間為O. 5^1h,即得到碳化物細(xì)小和彌散分布的表層組織，其表層硬度由未經(jīng)處理的12. 5GPa上升到13. 5GPa，耐磨性提高了 2倍。
全文摘要
一種含鉬軸承鋼表面強(qiáng)化的工藝方法，屬于金屬材料的表面處理領(lǐng)域，其特征在于是一種采用強(qiáng)流脈沖電子束輻照結(jié)合回火處理工藝強(qiáng)化和提高Cr4Mo4V軸承鋼使用性能的工藝方法。該方法采用電子槍對(duì)材料進(jìn)行輻照處理，電子槍工作氣壓為0.04～0.06Pa，加速電壓為20～33kV，脈寬為2～5μs，能量密度為9～18J/cm2，輻照次數(shù)為10～30次，將經(jīng)過(guò)輻照處理的材料進(jìn)行回火處理，處理溫度為500～650℃，時(shí)間為0.5～1h。經(jīng)過(guò)處理后，材料表層粗大的碳化物消失，碳化物細(xì)小呈現(xiàn)彌散分布，材料表層的硬度硬度得到了明顯提高，解決了在常規(guī)的熱處理?xiàng)l件下Cr4Mo4V軸承鋼碳化物粗大，耐磨性差，壽命低的問(wèn)題。
文檔編號(hào)C21D1/00GK103255280SQ201310074930
公開日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者徐芳君, 馬欣新, 唐光澤 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)