本發明屬于軸承零件加工制造領域，具體涉及一種高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理方法。

背景技術：

1、在當今航空航天領域，航空發動機技術正經歷著飛速發展，其性能的不斷提升對各關鍵部件提出了嚴苛要求，其中軸承作為核心部件之一，扮演著舉足輕重的角色。隨著發動機性能指標的逐步攀升，如更高的推重比、更優的燃油經濟性以及更可靠的耐久性等，對軸承的性能要求也愈發嚴苛。這不僅體現在軸承需具備更高的轉速適應性、更強的承載能力，還要求其在復雜多變且極端的工況條件下，依然能夠穩定可靠地運行。

2、為滿足這些日益增長的性能需求，軸承材料的研發也在不斷推進，所用材料的強度逐步提高。在圓柱滾子軸承中，相較于傳統的全淬透圓柱滾子，表面強化圓柱滾子脫穎而出。這種滾子在滲碳后，能夠實現表面高強度與芯部高韌度的理想結合。表面的高強度賦予滾子良好的抗磨損和抗疲勞性能，使其在承受巨大壓力和頻繁摩擦時，仍能保持表面的完整性，有效延長滾子的使用壽命；而芯部的高韌度則確保了滾子在受到沖擊和復雜應力作用時，不易發生斷裂，保證了軸承工作的可靠性。

3、然而，表面強化圓柱滾子在滲碳過程中面臨著嚴峻挑戰。由于滾子表面要求全表面強化，在實際滲碳工藝中，滲碳滾子存在因滲碳支撐接觸導致全表面滲層不均勻的問題。在滲碳時，滾子與支撐物的接觸區域，由于氣體滲碳介質難以充分均勻地擴散到該部位，使得該區域的滲碳效果不佳，存在軟點。這些軟點的出現，破壞了滾子全表面性能的均勻性，極大地影響了滾子的整體性能和可靠性。在航空發動機高速旋轉、高負荷運轉的工況下，滾子表面性能的不均勻，可能引發局部應力集中，導致滾子過早失效，嚴重威脅到航空發動機的安全運行。

4、綜上所述，研發一種能夠有效解決滲碳滾子表面滲層不均勻問題，實現滾子全表面性能均勻一致，同時具備高強超韌特性的圓柱滾子滲碳熱處理方法，對于滿足航空發動機不斷發展的高性能需求，提升我國航空航天技術水平，具有極其重要的現實意義。

技術實現思路

1、本發明是為了解決表面強化圓柱滾子在滲碳過程中因滲碳支撐接觸導致全表面滲層不均勻，在滲碳時的接觸區域存在軟點，進而導致全表面性能不均勻的問題，而提供一種高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理方法。

2、本發明一種高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理方法包括：

3、一、將低碳滲碳軸承材料加工成待滲碳的軸承滾動體；

4、二、以石墨材料為材質按實際需求設計滲碳工裝；

5、三、將待滲碳的軸承滾動體安裝在滲碳工裝內一同放入真空滲碳熱處理爐進行滲碳處理，得到滲碳后的軸承滾動體；

6、四、車加工去除輔助凸臺；

7、五、將滲碳后的軸承滾動體擺放在工裝架上進行熱處理，即完成高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理。

8、本發明的有益效果：

9、針對滲碳軸承滾子，具有表面高的硬度，芯部部高的韌性，提高了滾子抗壓縮強度。全淬透軸承滾子，芯部斷裂韌性低于20mpa·cm1/2，滲碳軸承滾子芯部斷裂韌性可以達到40mpa·cm1/2以上，如15cr14co12mo5ni2w滲碳軸承滾子，芯部斷裂韌性可以達到70以上，在大載荷工況條件下，滲碳軸承滾子可以有效提高軸承抗沖擊能力。

技術特征：

1.一種高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理方法，其特征在于該方法包括：

2.根據權利要求1所述的一種高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理方法，其特征在于步驟一中待滲碳的軸承滾動體的外徑設為d(mm)，軸承滾動體端面加工輔助凸臺，尺寸為d-3(mm)。

3.根據權利要求1所述的一種高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理方法，其特征在于步驟二中所述滲碳工裝為帶孔的石墨板。

4.根據權利要求2和3所述的一種高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理方法，其特征在于滲碳工裝厚度大于8～15mm；滲碳工裝均勻加工多個安裝孔，孔徑為d-3(mm)，孔深大于3～12mm，孔間距在3～15mm。

5.根據權利要求4所述的一種高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理方法，其特征在于步驟三中將待滲碳的軸承滾動體安裝在滲碳工裝是將若干待滲碳的軸承滾動體安裝在安裝孔內，保證軸承滾動體端面加工的輔助凸臺高度比孔深大3mm以上。

6.根據權利要求1所述的一種高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理方法，其特征在于步驟三所述滲碳處理的循環周期為18～80次，總滲碳時間24～130h。

7.根據權利要求1所述的一種高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理方法，其特征在于步驟四中所述熱處理包括淬火、冷處理和回火。

8.根據權利要求7所述的一種高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理方法，其特征在于所述淬火的工藝參數：加熱溫度為1000～1090℃，保溫時間為20～90min，1～5bar的高壓氮氣氣氛。

9.根據權利要求7所述的一種高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理方法，其特征在于所述冷處理的工藝參數：冷處理溫度為-70～-192℃，保溫時間為0.5～2h。

10.根據權利要求7所述的一種高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理方法，其特征在于所述回火的工藝參數：真空回火溫度為450～600℃，保溫時間為2～3h。

技術總結
一種高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理方法。本發明屬于軸承零件加工制造領域，具體涉及一種高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理方法。本發明目的是為了解決表面強化圓柱滾子在滲碳過程中因滲碳支撐接觸導致全表面滲層不均勻，在滲碳時的接觸區域存在軟點，進而導致全表面性能不均勻的問題。方法：一、將低碳滲碳軸承材料加工成待滲碳的軸承滾動；二、以石墨材料為材質按實際需求設計滲碳工裝；三、將待滲碳的軸承滾動體安裝在滲碳工裝內一同放入真空滲碳熱處理爐進行滲碳處理，得到滲碳后的軸承滾動體；四、車加工去除輔助凸臺；五、將滲碳后的軸承滾動體擺放在工裝架上進行熱處理，即完成高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理。本發明用于高強超韌圓柱滾子滲碳熱處理。

技術研發人員：劉明,周麗娜,吳玉成,劉宇,馬欣新,尹龍承,曹娜娜,劉金玲,劉曉宇,付中元,童銳,唐鏡堯
受保護的技術使用者：中國航發哈爾濱軸承有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24