盲专网 - 一种高硬度轴承

申请进展

基本信息

申请人信息

代理人信息

摘要

法律状态

权利要求

说明书

专利申请流程有哪些步骤？

申请

申请号：指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。

申请日：提出专利申请之日。

2016-02-23

申请公布

申请公布指发明专利申请经初步审查合格后，自申请日（或优先权日）起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。

申请公布号：专利申请过程中，在尚未取得专利授权之前，国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。

申请公布日：申请公开的日期，即在专利公报上予以公开的日期。

2016-06-15

授权

授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由，授予发明专利权；或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由，授予实用新型专利权或外观设计专利权。

2019-03-12

预估到期

发明专利权的期限为二十年，实用新型专利权期限为十年，外观设计专利权期限为十五年，均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。

2036-02-23

基本信息

有效性	有效专利	专利类型	发明专利
申请号	CN201610099807.4	申请日	2016-02-23
公开/公告号	CN105587773B	公开/公告日	2019-03-12
授权日	2019-03-12	预估到期日	2036-02-23
申请年	2016年	公开/公告年	2019年
缴费截止日
分类号	F16C33/62 、F16C33/64 、C22C38/18 、C22C38/02 、C22C38/12 、C22C38/06	主分类号	F16C33/62
是否联合申请	独立申请	文献类型号	B
独权数量	1	从权数量	3
权利要求数量	4	非专利引证数量	0
引用专利数量	8	被引证专利数量	0
非专利引证
引用专利	CN202140420U、JP2007270293A、CN104822847A、CN202140420U、CN105018834A、JP2001349330A、WO2014175377A1、CN105008562A	被引证专利
专利权维持	3	专利申请国编码	CN
专利事件		事务标签	公开、实质审查、授权

申请人信息

申请人	安徽省宁国顺昌机械有限公司	第一申请人	安徽省宁国顺昌机械有限公司
专利权人	安徽省宁国顺昌机械有限公司	当前专利权人	安徽省宁国顺昌机械有限公司
发明人	李海波、姚燕超、陈书龙、喻鹏	第一发明人	李海波
地址	安徽省宣城市宁国市宁阳西路2号	邮编	242300
申请人数量	1	发明人数量	4
申请人所在省	安徽省	申请人所在市	安徽省宣城市

代理人信息

代理机构

专利代理机构是经省专利管理局审核，国家知识产权局批准设立，可以接受委托人的委托，在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。

合肥市长远专利代理事务所

代理人

专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务，取得一定资格的人。

程笃庆、黄乐瑜

摘要

本发明公开了一种高硬度轴承，包括轴承外圈、滚球、轴承内圈，轴承外圈的滚道和轴承内圈的滚道均为双滚道结构；在径向截面中，两个滚道的圆心间距为84mm；任一滚道的曲率半径为30.8mm，滚球的半径为29.6mm，轴承接触角为50°。轴承外圈的组分按重量百分比包括：C：0.7～1％，Si：0.5～0.8％，V：0.5～0.6％，W：0.3～0.4％，Mo：0.15～0.2％，Nb：0.1～0.14％，Al：0.3～0.4％，Cr：6.2～6.5％，B：0.09～0.12％，La：0.07～0.1％，S≤0.015％，P≤0.02％，余量为Fe。

摘要附图
说明书附图：图1

法律状态

序号	法律状态公告日	法律状态	法律状态信息
1	2019-03-12	授权
2	2016-06-15	实质审查的生效	IPC(主分类): F16C 33/62 专利申请号: 201610099807.4 申请日: 2016.02.23
3	2016-05-18	公开

权利要求

权利要求书是申请文件最核心的部分，是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。

1.一种高硬度轴承，其特征在于，包括轴承外圈(1)、滚球(2)、轴承内圈(3)，轴承外圈(1)的滚道和轴承内圈(3)的滚道均为双滚道结构；在径向截面中，两个滚道的圆心间距为
84mm；任一滚道的曲率半径为30.8mm，滚球(2)的半径为29.6mm，轴承接触角为50°；
其中，轴承外圈(1)的组分按重量百分比包括：C：0.7％，Si：0.5～0.8％，V：0.5156～
0.6％，W：0.3～0.4％，Mo：0.15～0.2％，Nb：0.1～0.14％，Al：0.3～0.4％，Cr：6.2～6.5％，B：0.09～0.12％，La：0.07～0.1％，S≤0.015％，P≤0.02％，余量为Fe；
Al元素、V元素、C元素、Si元素的含量满足如下关系：100×(nv+nC)＝[100×(nSi-nAl)]2+
1.2，其中nAl、nv、nC、nSi分别表示Al元素、V元素、C元素、Si元素在轴承外圈(1)的组分中所占重量百分比；
Mo元素、Cr元素、Nb元素、La元素的含量满足如下关系：100×nCr＝[100×(nMo+nNb+nLa)]2+
6.2，其中nMo、nCr、nNb、nLa分别表示Mo元素、Cr元素、Nb元素、La元素在轴承外圈(1)的组分中所占重量百分比。

2.根据权利要求1所述高硬度轴承，其特征在于，轴承外圈(1)的制备工艺包括：熔炼，浇注和热处理；热处理包括：奥氏体化处理，等温淬火，回火；其中奥氏体化处理的具体操作如下：将浇注得到的外圈坯体升温至600～630℃，保温2～3h，接着升温至670～700℃，保温
1～2h，再升温至720～750℃，保温1～2h，接着升温至770～800℃，保温1～2h，再升温至820～850℃，保温1～2h，然后升温至870～900℃，保温2.7～3h。

3.根据权利要求2所述高硬度轴承，其特征在于，等温淬火的具体操作如下：将奥氏体化处理后的外圈坯体风冷至500～520℃，然后置于硝酸盐盐浴中保温60～80min，硝酸盐盐浴的温度为290～320℃，然后空冷。

4.根据权利要求2或3所述高硬度轴承，其特征在于，回火的具体操作如下：将等温淬火后的外圈坯体升温至240～250℃，保温1～2h。

说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及轴承技术领域，尤其涉及一种高硬度轴承。

背景技术

[0002] 轴承是机械传动机构中的支撑件，用于确定旋转轴与其它零件相对运动位置，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，它的质量及承载能力直接影响机械整机的工作性能。

[0003] 高碳铬轴承钢是轴承钢中的一个大种类，为制造轴承和轴承零件的最常用钢种。现有高碳铬轴承钢热处理工艺为：淬火加热830～850℃，保持适当的时间后进入30～80℃的油中淬火，随后在150～180℃的回火炉中回火一定的时间。该常规热处理工艺获得材料晶粒度只能达到8级，接触疲劳强度低，耐磨性差，寿命可靠性较差。

[0004] 这种常规热处理工艺越来越满足不了对于高可靠性、高舒适性的机械零部件发展需求，如发动机摇臂轴承比较特殊苛刻的使用工况下，使轴承无法适应其特殊的温度、负荷、润滑条件。

发明内容

[0005] 基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高硬度轴承，硬度高，耐磨性能和韧性优异，接触疲劳性能良好，使用寿命长。

[0006] 本发明提出的一种高硬度轴承，包括轴承外圈、滚球、轴承内圈，轴承外圈的滚道和轴承内圈的滚道均为双滚道结构；在径向截面中，两个滚道的圆心间距为84mm；任一滚道的曲率半径为30.8mm，滚球的半径为29.6mm，轴承接触角为50°。

[0007] 优选地，轴承外圈的组分按重量百分比包括：C：0.7～1％，Si：0.5～0.8％，V：0.5～0.6％，W：0.3～0.4％，Mo：0.15～0.2％，Nb：0.1～0.14％，Al：0.3～0.4％，Cr：6.2～6.5％，B：0.09～0.12％，La：0.07～0.1％，S≤0.015％，P≤0.02％，余量为Fe。

[0008] 本发明中各元素作用如下：

[0009] 碳(C)：作为形成石墨球的主要元素，可以有效的控制石墨个数及石墨大小，同时，适当的碳当量可以使铁液易于流动，增加铁液的充型能力，减少缩松缩孔，提高铸件的致密性，但是碳含量过高，容易产生石墨漂浮，影响铸铁的性能，还会降低钢的耐大气腐蚀能力，增加钢的冷脆性和时效敏感性。

[0010] 硅(Si)：作为强烈促进石墨化的元素，又能起到孕育的效果。较高的含硅量对铸件的浇注及自补缩都有很大的好处，能显著提高钢的弹性极限、屈服点和抗拉强度。硅含量高些，对形成球状石墨有利，但硅含量超过3.0％时，冲击韧性会急剧降低，还能降低钢的焊接性能。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用。

[0011] 钒(V)：作为钢的优良脱氧剂，可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。

[0012] 钼(Mo)：能细化晶粒，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，提高机械性能；还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。

[0013] 铬(Cr)：可提高淬透性，能显著提高强度、硬度和耐磨性，还能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，但会降低塑性和韧性，同时也是碳化物形成元素，在球墨铸铁中，它能与碳生成M3C型碳化物可以作为有效的硬质点弥散分布在基体上，提高材料的硬度及耐磨度。经试验发现证实：含Cr0.5％，碳化物约占15～20％，满足实际需求。

[0014] 钨(W)：可与碳形成碳化钨，具有很高的硬度和耐磨性，能显著提高红硬性和热强性。

[0015] 铌(Nb)：能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度、抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力，改善焊接性能，防止晶间腐蚀现象，但塑性和韧性有所下降。

[0016] 铝(Al)：作为钢中常用的脱氧剂，可细化晶粒，提高冲击韧性，还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，与铬、硅合用可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力；但会影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。

[0017] 硼(B)：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。

[0018] 镧(La)：影响钢中非金属夹杂物的类型、数量和形态，净化钢质，减少了Al2O3对疲劳性能的危害，对高周疲劳和低周疲劳都很有利，促进钢中的组织转变，可吸附在正在长大的固态晶核表面，形成薄的富集层，降低表面能，阻碍晶体生长，从而降低了晶体长大速率，细化树枝状晶体，抑制柱状晶生长，进而减少枝晶偏析和区域偏析，细化晶粒，抑制回火脆性，提高钢的热塑性、热强性、疲劳性能、耐磨性、抗氢致脆性、抗氧化性。

[0019] 轴承外圈的组分中，Al元素、V元素、C元素、Si元素的含量满足如下关系：100×(nV+nC)＝[100×(nSi-nAl)]2+1.2，其中nAl、nv、nC、nSi分别表示Al元素、V元素、C元素、Si元素在轴承外圈的组分中所占重量百分比。

[0020] 优选地，轴承外圈的组分中，Mo元素、Cr元素、Nb元素、La元素的含量满足如下关系：100×nCr＝[100×(nMo+nNb+nLa)]2+6.2，其中nMo、nCr、nNb、nLa分别表示Mo元素、Cr元素、Nb元素、La元素在轴承外圈的组分中所占重量百分比。

[0021] 优选地，轴承外圈的制备工艺包括：熔炼，浇注和热处理；热处理包括：奥氏体化处理，等温淬火，回火；其中奥氏体化处理的具体操作如下：将浇注得到的外圈坯体升温至600～630℃，保温2～3h，接着升温至670～700℃，保温1～2h，再升温至720～750℃，保温1～2h，接着升温至770～800℃，保温1～2h，再升温至820～850℃，保温1～2h，然后升温至870～900℃，保温2.7～3h。

[0022] 优选地，等温淬火的具体操作如下：将奥氏体化处理后的外圈坯体风冷至500～520℃，然后置于硝酸盐盐浴中保温60～80min，硝酸盐盐浴的温度为290～320℃，然后空冷。

[0023] 优选地，回火的具体操作如下：将等温淬火后的外圈坯体升温至240～250℃，保温1～2h。

[0024] 本发明耐磨性能和韧性优异，硬度高，接触疲劳性能良好，使用寿命长；钼元素、铬元素、铌元素、镧元素固溶于奥氏体中，降低了碳的扩散速度，从而延缓奥氏体的转变，延长贝氏体转变的孕育期，因此便于增加贝氏体型铁素体的数量，在奥氏体化过程中阻碍了晶界的移动和晶粒的长大，细化了奥氏体的晶粒，从而为贝氏体提供了更多的有利形核位置，使得在等温淬火过程中贝氏体的数量增加，并细化了贝氏体组织，使外圈中残余奥氏体的量逐渐减少，针状铁素体的量逐渐增加且变得细小致密，且碳化物的数量也随之增多，大幅提高本发明的韧性、硬度、耐磨性能和接触疲劳性能；铝元素、钒元素相互配合，脱除本发明中的氧元素，细化晶粒，提高冲击韧性，而且能提高铸铁共析相变点，防止了珠光体的石墨化分解，提高轴承在高温环境中的力学性能和耐腐蚀能力，提高了轴承的使用寿命，满足实际生产过程中对轴承的高要求；而外圈的制备工艺中，在奥氏体化处理中，采用阶梯式升温，使外圈的表面和中心温度维持一致，使外圈能够均匀的奥氏体化；再采用等温淬火，置于硝酸盐盐浴中保温，利用硝酸盐的高比热容进行快速降温，使奥氏体转化成贝氏体，大幅度提高外圈的韧性，从而满足轴承的实际需求，然后通过低温回火，降低外圈的淬火残留应力和脆性，进一步提高外圈的硬度和耐磨性。

实施方案

[0026] 下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

[0027] 实施例1

[0028] 如图1所示，图1为本发明提出的一种高硬度轴承的截面图。

[0029] 参照图1，本发明提出的一种高硬度轴承，包括轴承外圈1、滚球2、轴承内圈3，轴承外圈1的滚道和轴承内圈3的滚道均为双滚道结构；在径向截面中，两个滚道的圆心间距为84mm；任一滚道的曲率半径为30.8mm，滚球2的半径为29.6mm，轴承接触角为50°。

[0030] 轴承外圈1的组分按重量百分比包括：C：0.74％，Si：0.5％，V：0.5％，W：0.4％，Mo：0.15％，Nb：0.14％，Al：0.3％，Cr：6.3296％，B：0.12％，La：0.07％，S≤0.015％，P≤
0.02％，余量为Fe。

[0031] 轴承外圈1的制备工艺包括：熔炼，浇注和热处理；热处理包括：奥氏体化处理，等温淬火，回火。

[0032] 其中奥氏体化处理的具体操作如下：将浇注得到的外圈坯体升温至630℃，保温2h，接着升温至700℃，保温1h，再升温至750℃，保温1h，接着升温至800℃，保温1h，再升温至850℃，保温1h，然后升温至900℃，保温2.7h；

[0033] 等温淬火的具体操作如下：将奥氏体化处理后的外圈坯体风冷至520℃，然后置于硝酸盐盐浴中保温60min，硝酸盐盐浴的温度为320℃，然后空冷；

[0034] 回火的具体操作如下：将等温淬火后的外圈坯体升温至240℃，保温2h。

[0035] 实施例2

[0036] 本发明提出的一种高硬度轴承，包括轴承外圈1、滚球2、轴承内圈3，轴承外圈1的滚道和轴承内圈3的滚道均为双滚道结构；在径向截面中，两个滚道的圆心间距为84mm；任一滚道的曲率半径为30.8mm，滚球2的半径为29.6mm，轴承接触角为50°。

[0037] 轴承外圈1的组分按重量百分比包括：C：0.76％，Si：0.8％，V：0.6％，W：0.3％，Mo：0.2％，Nb：0.1％，Al：0.4％，Cr：6.36％，B：0.09％，La：0.1％，S≤0.015％，P≤0.02％，余量为Fe。

[0038] 轴承外圈1的制备工艺包括：熔炼，浇注和热处理；热处理包括：奥氏体化处理，等温淬火，回火。

[0039] 其中奥氏体化处理的具体操作如下：将浇注得到的外圈坯体升温至600℃，保温3h，接着升温至670℃，保温2h，再升温至720℃，保温2h，接着升温至770℃，保温2h，再升温至820℃，保温2h，然后升温至870℃，保温3h；

[0040] 等温淬火的具体操作如下：将奥氏体化处理后的外圈坯体风冷至500℃，然后置于硝酸盐盐浴中保温80min，硝酸盐盐浴的温度为290℃，然后空冷；

[0041] 回火的具体操作如下：将等温淬火后的外圈坯体升温至250℃，保温1h。

[0042] 实施例3

[0043] 本发明提出的一种高硬度轴承，包括轴承外圈1、滚球2、轴承内圈3，轴承外圈1的滚道和轴承内圈3的滚道均为双滚道结构；在径向截面中，两个滚道的圆心间距为84mm；任一滚道的曲率半径为30.8mm，滚球2的半径为29.6mm，轴承接触角为50°。

[0044] 轴承外圈1的组分按重量百分比包括：C：0.7％，Si：0.6％，V：0.5625％，W：0.35％，Mo：0.16％，Nb：0.13％，Al：0.35％，Cr：6.3369％，B：0.11％，La：0.08％，S≤0.015％，P≤0.02％，余量为Fe。

[0045] 轴承外圈1的制备工艺包括：熔炼，浇注和热处理；热处理包括：奥氏体化处理，等温淬火，回火。

[0046] 其中奥氏体化处理的具体操作如下：将浇注得到的外圈坯体升温至620℃，保温2.2h，接着升温至690℃，保温1.3h，再升温至740℃，保温1.4h，接着升温至790℃，保温
1.2h，再升温至840℃，保温1.3h，然后升温至890℃，保温2.8h；

[0047] 等温淬火的具体操作如下：将奥氏体化处理后的外圈坯体风冷至515℃，然后置于硝酸盐盐浴中保温65min，硝酸盐盐浴的温度为310℃，然后空冷；

[0048] 回火的具体操作如下：将等温淬火后的外圈坯体升温至245℃，保温1.8h。

[0049] 实施例4

[0050] 本发明提出的一种高硬度轴承，包括轴承外圈1、滚球2、轴承内圈3，轴承外圈1的滚道和轴承内圈3的滚道均为双滚道结构；在径向截面中，两个滚道的圆心间距为84mm；任一滚道的曲率半径为30.8mm，滚球2的半径为29.6mm，轴承接触角为50°。

[0051] 轴承外圈1的组分按重量百分比包括：C：0.8％，Si：0.7％，V：0.5156％，W：0.32％，Mo：0.18％，Nb：0.12％，Al：0.36％，Cr：6.3521％，B：0.1％，La：0.09％，S≤0.015％，P≤0.02％，余量为Fe。

[0052] 轴承外圈1的制备工艺包括：熔炼，浇注和热处理；热处理包括：奥氏体化处理，等温淬火，回火。

[0053] 其中奥氏体化处理的具体操作如下：将浇注得到的外圈坯体升温至610℃，保温2.8h，接着升温至680℃，保温1.7h，再升温至730℃，保温1.6h，接着升温至780℃，保温
1.8h，再升温至830℃，保温1.7h，然后升温至880℃，保温2.9h；

[0054] 等温淬火的具体操作如下：将奥氏体化处理后的外圈坯体风冷至505℃，然后置于硝酸盐盐浴中保温75min，硝酸盐盐浴的温度为300℃，然后空冷；

[0055] 回火的具体操作如下：将等温淬火后的外圈坯体升温至248℃，保温1.5h。

[0056] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

附图说明

[0025] 图1为本发明提出的一种高硬度轴承的截面图。

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