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轴承部件及其制造方法半岛app与流程

作者:小编2024-01-20 03:00:33

  半岛app:滚动轴承具有轴承环和滚动元件。轴承环由内环和外环构成。内环设置在外环的径向内侧。滚动元件设置在内环与外环之间。以上基于申请人已获知的本领域通用信息描述了与本发明相关的常规技术,但在申请人的记忆范围内,申请人并没有本申请提交前作为现有技术文献信息而公开的信息。技术实现要素:技术问题轴承环(例如内环)可能发生环向应力(内环的圆周方向上的拉伸应力)。如果过大的环向应力作用在轴承环上,则会导致轴承环开裂。为了抑制由过大的环向应力导致开裂,预先将压缩残余应力施加到轴承环的滚道表面是有效的。原则上,通过进行表面硬化(或仅对表面进行淬火)可以将压缩残余应力施加到轴承环的滚道表面。然而,当使用薄的轴承环时,不仅被加热表面而且与其相对的表面都容易硬化,因此难以实现表面硬化。所以,一般不将压缩残余应力施加到内环的滚道表面。这是因为,常规技术中表面硬化的合适条件尚未明确。本发明鉴于常规技术中的上述问题完成了本发明。更具体而言,提供了一种能够抑制由环向应力所引起的开裂等的轴承部件及其制造方法。解决技术问题的技术方案根据本发明的一个方面,轴承部件包括具有径向内表面和径向外表面的环状钢制构件。该环状构件仅在径向内表面和径向外表面中的一面上具有淬火硬化层。根据本发明的一个方面,一种用于制造轴承部件的方法包括:准备钢制的环状构件的准备步骤,该环状构件具有径向内表面、径向外表面和作为径向内表面与径向外表面之间距离的厚度;以及热处理步骤,该热处理步骤进行热处理以将径向内表面和径向外表面中的一面局部加热至热处理温度、随后冷却所述径向内表面和径向外表面中的一面;该方法满足s≥930/(0.3477w2-1.594w-0.804),其中s表示加热表面时所施加的平均升温速率(单位:℃/秒),w表示厚度(单位:mm)。发明的有利效果根据本发明的一个方面的轴承部件及其制造方法能够抑制由环向应力所引起的开裂等。附图说明图1是第一实施方式的轴承部件的俯视图。图2是沿图1中所示的ii-ii线是第一实施方式的轴承部件的制造方法的流程图。图4是第二实施方式的轴承部件的制造方法的流程图。图5是显示氢释放量的测量结果的图。图6是第三实施方式的轴承部件的制造方法的流程图。图7是显示热处理步骤进行之后碳化物面积率与热处理温度之间关系的图。图8是显示第三实施方式的轴承部件的制造方法中热处理步骤中的加热模式的一例的曲线是显示第三实施方式的轴承部件的制造方法中热处理步骤中的加热模式的另一例的曲线图。具体实施方式下面参照附图来描述实施实施方式。附图中,任何相同或等同的部件均标以同样的附图标记,不再赘述。(第一实施方式)下面描述第一实施方式的轴承部件的构造。图1是第一实施方式的轴承部件的俯视图。图2是沿图1中所示的ii-ii线所示,第一实施方式的轴承部件例如是滚动轴承的内环。但第一实施方式的轴承部件不限于此。第一实施方式的轴承部件也可以是滚动轴承的外环。第一实施方式的轴承部件具有环状构件1。环状构件1由钢制成。此外,构成环状构件1的钢例如是高碳铬轴承钢。高碳铬轴承钢是jis4805:2008中规定的一种钢。环状构件1具有径向外表面11、径向内表面12、顶面13和底面14。径向外表面11是位于环状构件1径向外侧的表面。径向内表面12是位于环状构件1径向内侧的表面。顶面13是垂直于环状构件1的轴线具有外径d和内径d。外径d在径向外表面11与径向内表面12之间具有最小距离的位置处测得。环状构件1具有厚度w和宽度t。厚度w是径向外表面11与径向内表面12之间距离的最小值。从不同观点来看,厚度w具有外径d与内径d之差除以2而得的值。宽度t是顶面13与底面14之间的距离。厚度w优选在5mm以上。厚度w优选在100mm以下。环状构件1具有淬火硬化层15。淬火硬化层15仅形成在环状构件1的径向外表面11和径向内表面12中的一面、而不形成在另一面上。第一实施方式的轴承部件是滚动轴承的内环时,淬火硬化层15仅形成在环状构件1的径向外表面11侧、而不形成在环状构件1的径向内表面12侧上。淬火硬化层15是构成环状构件1的钢经马氏体化的层。是否形成有淬火硬化层15可通过结构观察来确定。淬火硬化层15优选具有8%~12%的碳化物面积率。碳化物面积率通过对由显微镜拍得的图像应用图像处理来测定。下面描述第一实施方式的轴承部件的制造方法。图3是第一实施方式的轴承部件的制造方法的流程图。如图3所示,第一实施方式的轴承部件的制造方法包括材料准备步骤s10和热处理步骤s20。第一实施方式的轴承部件的制造方法还可包括后处理步骤s30。第一实施方式的轴承部件的制造方法还可包括组装步骤s40。在第一实施方式的轴承部件的制造方法中,首先,进行材料准备步骤s10。在材料准备步骤s10中,准备钢制的工件。工件例如是要制成轴承部件如轴承的外环、内环等的钢制的构件。工件是环状构件1半岛app。用于工件的钢例如是高碳铬轴承钢。然后,进行热处理步骤s20。热处理步骤s20包括加热步骤s21和冷却步骤s22。在热处理步骤s20中,先进行加热步骤s21。在热处理步骤s20中,冷却步骤s22在加热步骤s21之后进行。热处理步骤s20还可包括回火步骤s23。回火步骤s23在冷却步骤s22之后进行。在热处理步骤s20中,环状构件1被加热。环状构件1被局部加热。环状构件1在径向外表面11和径向内表面12中的一面侧被加热。例如,在第一实施方式的轴承部件的制造方法中所制成的轴承部件是滚动轴承的内环时,环状构件1在径向外表面11侧被加热。局部加热环状构件1是指仅环状构件1的表面附近为被加热区域。环状构件1可用任何常规的公知方法来局部加热。更具体而言,环状构件1可通过利用例如感应加热、激光照射、电加热等来局部加热。优选地,环状构件1通过感应加热来局部加热。被加热区域的温度称为热处理温度。注意此处所述的热处理温度是指环状构件1的被加热部分的表面温度。热处理温度可使用例如辐射温度计等来测定。热处理温度是等于或高于a1点的温度即可。热处理温度也可以是等于或高于a3点的温度。热处理温度优选为900℃~1000℃。此处,a1点是钢开始奥氏体化的温度,a3点是钢完全奥氏体化的温度。环状构件1以平均升温速率s来加热。平均升温速率s是热处理温度除以室温升温至热处理温度所需的时间而得的值。平均升温速率s可通过例如使用用于测量工件温度的手段和plc(可编程逻辑控制器)来控制。环状构件1的平均升温速率s(单位:℃)和厚度w(单位:mm)满足s≥930/(0.3477w2-1.594w-0.804)的关系。平均升温速率s与环状构件1的厚度w之间的关系通过电磁场热传导分析来导出。热处理步骤s20中,在达到热处理温度之后,将环状构件1保持在该条件下一段规定的时间(以下称为均热时间)。均热时间优选为环状构件1的径向外表面11达到8%~12%的碳化物面积率所需的时间。具体而言,均热时间优选为2秒~200秒。在冷却步骤s22中,环状构件1被冷却。环状构件1使用任何常规的公知制冷剂来冷却。用于冷却环状构件1的制冷剂例如是油或水。在冷却步骤s22中,环状构件1可被冷却到例如等于或低于ms点的温度。ms点是奥氏体化了的钢在钢冷却时开始马氏体化的温度。藉此,在环状构件1的加热区域侧的表面中形成淬火硬化层15。环状构件1的平均升温速率s(单位:℃)和厚度w(单位:mm)满足s≥930/(0.3477w2-1.594w-0.804)的关系时,淬火硬化层15不形成在与加热区域侧的表面相反的表面上。在回火步骤s23中,环状构件1被回火。环状构件1用常规的公知方法来回火。即,对环状构件1进行如下回火:将环状构件1加热至等于或低于a1点的规定温度(下文中也称为回火温度),并在该回火温度下保持一段规定的时间(以下称为回火保持时间)。随后,进行后处理步骤s30。在后处理步骤s30中,对环状构件1进行后处理。在后处理步骤s30中,例如对环状构件1进行清洁,并进行研磨、抛光或类似机械加工等。由此,制成第一实施方式的轴承部件。进一步,进行组装步骤s40。在组装步骤s40中,对第一实施方式的轴承部件进行组装。更具体而言,通过组装第一实施方式的轴承部件来制造轴承。下面描述对环状构件1的平均升温速率s和厚度w与是否实现表面硬化之间关系进行评价的试验结果。(1)试样该试验中所使用的试样是由jis4805:2008中规定的suj2制成的环状构件1。在该试验中所使用的环状构件1的外径d为76mm,内径d为60mm,宽度t为15mm,厚度w为8mm。(2)热处理条件作为热处理条件,应用第一热处理条件和第二热处理条件。第一和第二热处理条件中的加热方法、热处理温度和均热时间均相同。更具体而言,通过感应加热来加热试样。感应加热在环状构件1的径向外表面11侧上进行。感应加热以频率为80hz的电流来进行。热处理温度设为950℃。将环状构件1保持在热处理温度,直至环状构件1的径向外表面11达到约9%的碳化物面积率。均热时间具体为9秒。但要注意第一热处理条件和第二热处理条件中的平均升温速率s不同。具体而言,对于第一热处理条件,平均升温速率s设为160℃/秒。对于第二热处理条件,平均升温速率s设为70℃/秒。在该试验中,如上所述,环状构件1具有8mm的厚度w,因此,应用于平均升温速率s和厚度w的上述关系式时,第一热处理条件满足该关系式而第二热处理条件不满足。(3)试验结果作为试验结果,评价环状构件1的径向内表面12侧是否存在淬火硬化层15。是否存在淬火硬化层15通过结构观察来评价。施加第一热处理条件时,环状构件1的径向内表面12侧没有形成淬火硬化层15。即,实现了表面硬化。相反,施加第二热处理条件时,淬火硬化层15形成在环状构件1的径向内表面12侧。即,未实现表面硬化。从该试验结果可知,通过实验证实了满足平均升温速率s和厚度w之间的上述关系时实现了环状构件1的表面硬化,否则就未实现环状构件1的表面硬化。下面描述第一实施方式的轴承部件及其制造方法的效果。第一实施方式的轴承部件中,淬火硬化层15仅形成在环状构件1的径向外表面11和径向内表面12中的一面侧上。随着淬火硬化层15的形成,该层的一部分体积膨胀。但是,该膨胀受到未形成淬火硬化层15的部分所限。结果,压缩残余应力作用在淬火硬化层15上。因此,第一实施方式的轴承部件可通过作用在淬火硬化层上的压缩残余应力来抑制由环向应力所引起的开裂等。根据第一实施方式的轴承部件的制造方法,淬火硬化层15仅形成在环状构件1的径向外表面11和径向内表面12中的一面侧上。因此,根据第一实施方式的轴承部件的制造方法,能够制成由环向应力所引起的开裂等得以抑制的轴承部件。(第二实施方式)下面描述第二实施方式的轴承部件及其制造方法。图4是第二实施方式的轴承部件的制造方法的流程图。如图4所示,第二实施方式的轴承部件的制造方法包括材料准备步骤s10和热处理步骤s20。第二实施方式的轴承部件的制造方法还可包括后处理步骤s30。第二实施方式的轴承部件的制造方法还可包括组装步骤s40。在第二实施方式的轴承部件的制造方法中,首先,进行材料准备步骤s10。在材料准备步骤s10中,准备钢制的工件。工件例如是要制成轴承部件如轴承的外环、内环等的钢制的构件。用于工件的钢例如是高碳铬轴承钢。高碳铬轴承钢是jis4805:2008中规定的一种钢。然后,进行热处理步骤s20。热处理步骤s20包括加热步骤s21和冷却步骤s22。在热处理步骤s20中,先进行加热步骤s21。在热处理步骤s20中,冷却步骤s22在加热步骤s21之后进行。热处理步骤s20还可包括回火步骤s23。回火步骤s23在冷却步骤s22之后进行。在热处理步骤s20中,工件被加热。工件被局部加热。局部加热工件是指仅工件的表面附近为被加热区域。工件可用任何常规的公知方法来局部加热。更具体而言,工件可以通过利用例如感应加热、激光照射、电加热等来局部加热。被加热区域的温度称为热处理温度。注意此处所述的热处理温度是指工件的被加热部分的表面温度。热处理温度可使用例如辐射温度计等来测定。热处理温度是等于或高于a1点的温度即可。热处理温度也可以是等于或高于a3点的温度。热处理温度优选为a1点以上1000℃以下。更优选地,热处理温度为900℃~1000℃。此处,a1点是钢开始奥氏体化的温度,a3点是钢完全奥氏体化的温度。工件在基本上不含氢的气氛中被加热。基本上不含氢的气氛是指氢浓度为加热时氢不渗入工件的程度的气氛。例如,工件可在空气气氛中被加热。工件也可在惰性气体中被加热。惰性气体例如是氩(ar)。工件在惰性气体中被加热时,工件不太会有氧化皮形成于其上的表面。工件具有氧化皮形成于其上的表面时,工件会淬火-开裂、并因脱碳而具有不良外观、软化表面等。加热步骤s21在惰性气体中进行时,可以抑制上述问题。在冷却步骤s22中,工件被冷却。工件使用任何常规的公知制冷剂来冷却。用于冷却工件的制冷剂例如是油或水。在冷却步骤s22中,工件可被冷却到例如等于或低于ms点的温度。ms点是奥氏体化了的钢在钢冷却时开始马氏体化的温度。这在工件的加热区域中形成淬火硬化层。在进行冷却步骤s22之后半岛app、进行回火步骤s23之前,工件含有0.1质量ppm以下的可扩散氢。在进行冷却步骤s22之后、进行回火步骤s23之前,工件可含有0.06质量ppm以下的可扩散氢。可扩散氢是指可在钢的晶格中自由扩散的氢。工件中的可扩散氢的量用程序升温脱附分析仪来测定。更具体而言,工件中的可扩散氢的量如下测定:在冷却步骤s22完成后的30分钟内,使用程序升温脱附分析仪在ar气氛中以100℃/小时的升温速率进行程序升温脱附分析,从而获得达到200℃的温度之前的氢释放量的积分值。在回火步骤s23中,工件被回火。工件用常规的公知方法来回火。即,对工件进行如下回火:将工件加热至等于或低于a1点的规定温度(下文中也称为回火温度),并在该回火温度下保持一段规定的时间(以下称为回火保持时间)。回火步骤s23优选在冷却步骤s22之后立即进行。但注意回火步骤s23也可在冷却步骤s22进行后的一段时间之后进行。随后,进行后处理步骤s30。在后处理步骤s30中,对工件进行后处理。在后处理步骤s30中,例如对工件进行清洁,并进行研磨、抛光或类似机械加工等。由此,由工件制成第二实施方式的轴承部件。进一步,进行组装步骤s40。在组装步骤s40中,对第二实施方式的轴承部件进行组装。更具体而言,第二实施方式的轴承部件是轴承部件时,通过组装该轴承部件来制造轴承。下面通过与比较例进行比较来描述第二实施方式的轴承部件及其制造方法的效果。比较例的轴承部件的制造方法与本实施方式的轴承部件的制造方法相同地也包括材料准备步骤s10和热处理步骤s20。但在根据比较例的轴承部件的制造方法中,加热步骤s21在吸热改性气体中进行。比较例的轴承部件的制造方法在这个方面不同于第二实施方式的轴承部件的制造方法。如上所述,吸热气体含有氢。结果,在比较例的轴承部件的制造方法中,氢气渗入工件。因此,在冷却步骤s22之后、回火步骤s23之前,工件中的可扩散氢的量超过0.1质量ppm。比较例的轴承部件的制造方法在这个方面也不同于第二实施方式的轴承部件的制造方法。在比较例的轴承部件的制造方法中,回火步骤s23不在冷却步骤s22之后立即进行、而是在经过相当长的一段时间之后才进行时,由于工件中可扩散氢的影响,工件可能会有季节性开裂。相反地,在第二实施方式的轴承部件的制造方法中,工件具有低浓度的可扩散氢。因此,即使回火步骤s23不在冷却步骤s22之后立即进行、而是在经过相当长的一段时间之后才进行,工件也不会季节性开裂。因此,第二实施方式的轴承部件及其制造方法可在不低效生产的情况下抑制季节性开裂。测试条件和测试结果下面描述为确认第二实施方式的轴承部件及其制造方法的效果而进行的测试的结果。(1)试样该试验中所使用的试样是由jis4805:2008中规定的suj2制成的钢环。钢环的外径为60mm,内径为54mm,宽度t为15mm。(2)热处理条件在吸热改性气体中进行炉加热时(下文称此为比较例),在850℃的热处理温度下加热并保持30分钟。通过在惰性气体中感应加热来进行加热时(下文称此为实施例),在约10秒内加热至950℃,然后在950℃保持15秒。在两种情况下,试样都在被加热后浸入油中从而进行冷却。(3)测量条件在进行上述热处理之后,将各试样切割成约35g的尺寸。将切好的试样在ar气氛中以100k/小时的升温速率进行程序升温脱附分析,从而获得达到200℃的温度之前的氢释放量的积分值。由此评价了热处理期间可扩散氢渗入钢环的量。(4)试验结果图5是显示氢释放量的测定结果的图。如图5所示,比较例中达到200℃之前的氢释放量的积分值为0.92质量ppm。相反地,实施例中达到200℃之前的氢释放量的积分值为0.06质量ppm。因此,通过实验证实了第二实施方式的轴承部件及其制造方法抑制了加热期间可扩散氢渗入钢中、从而抑制了季节性开裂。(第三实施方式)下面描述第三实施方式的轴承部件及其制造方法。下文主要描述与第一实施方式的不同之处,类似描述不再重复。图6是第三实施方式的轴承部件的制造方法的流程图。如图6所示,第三实施方式的轴承部件的制造方法包括材料准备步骤s10和热处理步骤s20。第三实施方式的轴承部件的制造方法还可包括后处理步骤s30。第三实施方式的轴承部件的制造方法还可包括组装步骤s40。第三实施方式的轴承部件的制造方法在这些方面与第一和第二实施方式的轴承部件的制造方法相同。但是如下所述,第三实施方式的轴承部件的制造方法与第一和第二实施方式的轴承部件的制造方法在热处理步骤s20的特定热处理条件上不同。在热处理步骤s20中,热处理的条件满足以下关系:关系式1:6.600×10-4x2-1.205x+5.539×102y;和关系式2:1.160×10-3x2-2.094x+9.472×102y,其中y(单位:%)表示热处理步骤s20后待加工构件的碳化物面积率,x(单位:℃)表示热处理温度。图7是显示热处理步骤s20进行之后碳化物面积率与热处理温度之间关系的图。图7中,横轴表示热处理温度(单位:℃)。图7中,纵轴表示碳化物面积率(单位:%)。在图7的图中,实线=y),虚线=y)。上述关系显示为图7中高于表示表达式1的实线的虚线的区域。具体而言,在热处理温度为900℃~950℃的区域中,高于实线)的区域满足上述关系式,并且在热处理温度为950℃~1000℃的区域中,高于虚线)的区域满足上述关系。此外,作为上述关系,可以采用900℃≤x≤950℃和8%≤y≤12%来表示碳化物面积率与热处理温度之间的关系。该关系式在图7中显示为阴影部分。如第一实施方式的轴承部件的制造方法,加热步骤s21可用任何方法进行,只要它是用于局部加热环状构件1的手段即可。例如,可用感应加热作为局部加热环状构件1的手段。在加热步骤s21中,确定热处理温度和均热时间(环状构件1的温度保持在包括热处理温度在内的规定温度范围内的时间段)以满足上述关系。设定平均升温速率s以满足第一实施方式中所述的关系表达式。此外,在环状构件1冷却之前,在环状构件1的温度保持在规定温度范围内时,如上所述,热处理温度可以是环状构件1的温度保持在规定温度范围内的时间段(例如冷却开始前60秒至冷却开始为止的时间段、或冷却开始前30秒至冷却开始为止的时间段)内环状构件1的上述表面温度的平均值。在环状构件1冷却之前,环状构件1的表面温度变化到一定程度(例如表面温度逐渐升高)时,热处理温度可以是冷却开始前一定时间段(例如冷却开始前60秒至冷却开始为止的时间段、或冷却开始前30秒至冷却开始为止的时间段)内变化的表面温度中的最高温度(即,最高加热温度)。均热时间例如是在环状构件1被加热的一部分的表面温度达到热处理温度以上之后、该表面温度保持在包括热处理温度在内的规定温度范围(例如热处理温度±30℃的温度范围)内的时间段(更优选为表面温度保持在不小于热处理温度的规定温度范围内的时间段)。实际上,均热时间可以是冷却环状构件1开始之前环状构件1的被加热部分的表面温度达到热处理温度以上之后的时间段。图8是显示第三实施方式的轴承部件的制造方法中热处理步骤s21中的加热模式的一例的曲线是显示第三实施方式的轴承部件的制造方法中热处理步骤s21中的加热模式的另一例的曲线中,横轴表示时间(单位:秒),纵轴表示热处理温度(单位:℃)。图8表示热处理温度为900℃、均热时间约为60秒的情况。图8示出了均热时间期间的热处理温度基本上具有设定值的情况。图9示出了均热时间约为30秒且均热时间内的热处理温度在一定程度上波动的情况。第三实施方式的轴承部件的制造方法中的冷却步骤s22与第一实施方式的轴承部件的制造方法相同。即,在第三实施方式的轴承部件的制造方法中,进行冷却步骤s22以冷却环状构件1。环状构件1用任何常规的公知制冷剂来冷却。环状构件1例如可冷却至等于或低于ms点的温度。感应加热可以容易地激活和停用加热装置。因此,感应加热适合于小批量生产轴承部件。所以,在第三实施方式的轴承部件的制造方法中,用感应加热作为局部加热环状构件1的手段时,能够很容易地小批量生产其质量与使用气氛炉热处理时所获得的质量相当或更高的轴承部件。在第三实施方式的轴承部件的制造方法中,构成待加工部件的钢可以是高碳铬轴承钢。由高碳铬轴承钢构成的轴承部件确保了热处理后的质量与使用气氛炉热处理的情况下的质量相当或更高。在第三实施方式的轴承部件的制造方法中,热处理步骤s20以满足以下关系的热处理条件来进行:900℃≤x≤950℃;和8%≤y≤12%。这确保了热处理之后的环状构件1具有与使用气氛炉热处理的情况下的质量相当或更高的质量。热处理条件的推导的基本概念根据本发明人的研究,通过进行局部加热如感应加热等来进行的热处理方法与通过进行气氛炉热处理来进行的热处理方法不同,在不同点中,有两个不同点被认为影响轴承特性。第一个不同点是感应加热为高温短时加热。第二个不同点是理论上难以通过感应加热来使轴承部件中的碳以均一量溶解,轴承部件中溶解碳量(或碳固溶量)是变化的。预计轴承部件中碳固溶量的变化会影响轴承部件的长期尺寸稳定性、静载荷能力和断裂值。因此,在对使得这些特性值与通过气氛炉热处理而获得的产品的特性值相当或更高时的碳固溶量的上限和下限进行研究中,它们可被认为在轴承部件中允许的碳固溶浓度范围内。预计热处理温度也会影响上述特性。因此,通过研究使这些特性值与通过气氛炉热处理而获得的产品的特性值相当或更高时的热处理温度范围,来确定热处理温度的可容许范围。通过使用上述碳固溶量的范围和加热温度的范围,可确定整个轴承部件在该范围内时该轴承部件的质量与通过气氛炉热处理而获得的产品的质量相当或更高。因此,研究了碳固溶量和热处理温度如何影响轴承特性,并且通过以下试验获得了其质量与通过气氛炉热处理而获得的产品质量相当的条件:注意碳固溶量难以直接测量。因此,用热处理后的环状构件1(或轴承部件)的碳化物面积率作为替代指标。从碳化物面积率可算出大致的碳固溶量。用于导出热处理条件的试样(1)试样试验使用具有下表所示的化学成分的材料的试样来进行:表1csimnpsnicrmocualo20.980.270.420.0110.0070.061.470.030.080.0355ppm假定上述化学成分的材料提供了全部由fe3c构成的任何碳化物,则由上述碳浓度计算热处理前的碳化物面积率时,碳化物面积率为15.1%。(2)热处理方法对于在以下试验中所使用的材料,碳化物面积率的测试值设为4%、8%和12%。此外,加热温度的测试值设为900℃、950℃和1000℃。注意使上述材料具有4%、8%和12%的碳化物面积率的各加热温度下的热处理时间段(或均热时间段)均示于下表2。表2表2表示采用各加热温度时获得规定碳化物面积率所需的热处理时间(单位:秒)。例如,如表2所示,加热温度为900℃时,需要316秒的热处理时间来获得4%的碳化物面积率。为使试验中所使用的试样中实现上述碳化物面积率,进行下述热处理。试验中所使用的试样是由jis4805:2008中规定的suj2制成的环状构件1。环状构件1的外径d为60.3mm,内径d为53.7mm,宽度t为15.3mm,厚度w为3.3mm。加热步骤s21通过使用单匝线圈的感应加热来进行。单匝线圈被连接到电源(用于向单匝线圈供电)上以提供输出,该输出通过钢环表面(即,通过单匝线圈而感应加热了的部分的表面)的实测温度的反馈来控制。钢环表面的温度从室温升至规定温度(具体为900℃、950℃或1000℃)。注意从热处理开始至钢环表面达到上述规定温度时需要约5秒的时间。在钢环表面达到规定温度后,控制供给到单匝线圈的电力以使环在该规定温度下保持一段特定时间(即热处理时间)(或进行均热步骤)。此后,进行冷却步骤s22以冷却钢环。这通过将钢环浸入70℃的油中(即淬火)来完成。用于这种热处理的加热模式例如可以是图7中所示的加热模式。在冷却步骤s22之后,进行回火步骤s23。回火在标准条件下进行,即回火温度为180℃、回火持续时间为2小时。长期稳定性试验使用轴承时,随着残留奥氏体的分解,其尺寸会发生变化。尺寸变化会影响轴承精度,因此需要在一定程度以下。(1)试样在热处理步骤s20之后,对试样进行抛光以制成外径为60mm、内径为54mm、轴向宽度为15mm的环状试样。作为试样,考虑了表2中所示的上述热处理中的加热温度(即900℃、950℃、1000℃)和碳化物面积率的组合而制成九种试样。(2)试验和结果对上述9种试样进行处理,使它们在230℃的温度下加热并保持2小时,并测定了它们处理前后的外部尺寸如何变化。其结果示于表3。表3注意此处所述的尺寸变化率定义为(d1-d0的绝对值)/d0,其中d0表示处理前试样的外径,d1表示处理后试样的外径。试样的外径在试样保持在高温前和保持在高温后的相同位置处测得。外径的测定在从环状试样的中心观察时90°交叉的两个方向上评测。此外,各级别均为n=3。表3中,尺寸变化率小于70×10-5被认为与通过气氛炉热处理而获得的产品的尺寸变化率相当或更佳,因而记为合格(表示为“ok”)。表3中,尺寸变化率在70×10-5以上记为不合格(表示为“ng”)。从表3可见,能够确保其长期尺寸稳定性与通过气氛炉热处理而获得的产品的长期尺寸稳定性相当或更佳的试样具有对900℃和950℃的热处理温度为8%和12%的碳化物面积率,和对1000℃的热处理温度为12%的碳化物面积率。此外,从上述试验数据获得近似函数,并获得使尺寸变化率小于70×10-5的条件如下:对900℃、950℃和1000℃的热处理温度的碳化物面积率分别在4.0%以上、4.8%以上、或8.9%以上。静载荷能力试验大载荷作用在轴承上时,轴承会发生塑性变形。但为了使轴承的滚动元件平滑地滚动,滚动元件的塑性变形需要在滚动元件直径的1/10000以下。(1)试样通过对经过热处理步骤s20的环进行抛光和线mm厚的试样。试样的表面为6mm×15mm镜面抛光。与上述长期尺寸稳定性试验类似,考虑了加热温度和碳化物面积率的组合而制成九种试样。为进行比较,还如下制备了比较例的试样:对具有相同组成的试样进行气氛炉热处理作为热处理,随后机械加工以提供相似尺寸的试样。(2)试验和结果将3/8英寸的陶瓷球以一定的测试载荷压在试样的镜面抛光表面上。表面发生塑性变形,因此具有压痕,并评价其深度。将测试载荷设为与赫兹接触的pmax4gpa相对应的471n。此外,各级别均为n=3。试验结果示于表4。表4表4中,“压痕深度”栏表示对各试样测得的多个压痕深度的平均值。表4中,“标准偏差”栏表示压痕深度数据的标准偏差。表4中,“评价”栏表示参考95%的显著性水平,比通过气氛炉热处理而获得的试样更不易产生压痕的试样记为合格(ok),比通过气氛炉热处理而获得的试样更易产生压痕的试样记为不合格(ng)。“评价”栏中不符合上述标准的试样表示记为“-”。从该结果可见,表示为“ok”或“-”的试样呈现出与通过气氛炉热处理而获得的产品相当或更高的静载荷能力。更具体而言,对900℃和950℃的热处理温度具有8%和12%的碳化物面积率的试样呈现出与通过气氛炉热处理而获得的产品的静载荷能力相当或更高的静载荷能力。进一步,从上述试验数据获得近似函数,并且在标准偏差设为0.015μm的情况下算出可确保其质量与通过气氛炉热处理而获得的产品的质量相当或更高的范围如下:对900℃、950℃和1000℃的热处理温度,碳化物面积率分别为2.2%以上、4.8%以上和13.2%以上。断裂强度试验轴承会被要求具有断裂强度,因此进行了如下试验:(1)试样对经过热处理步骤s20的试样进行抛光,以制成外径为60mm、内径为54mm、轴向宽度为15mm的环状试样。作为试样,考虑了表2中所示的上述热处理中的加热温度(即900℃、950℃半岛app、1000℃)和碳化物面积率的组合而制成九种试样。并且,各级别均为n=3。为进行比较,还如下制备了比较例的试样:对具有相同组成的试样进行气氛炉热处理作为热处理,随后机械加工以提供相似尺寸的试样。(2)试验和结果将各试样径向夹持并以恒定速率对其施加载荷,测量导致断裂的载荷。进而由该载荷算出断裂应力。其结果示于表5。表5表5的“评价”栏中,对即使在考虑入标准偏差的情况下其断裂强度也小于通过气氛炉热处理而获得的产品的断裂强度的试样记为不合格(ng),对考虑入标准偏差的情况下仍能确保其断裂强度与通过气氛炉热处理而获得的产品的断裂强度相当或更大的试样记为“-”。从该结果可见,“评价”栏中表示为“-”的任何试样均可呈现出与通过气氛炉热处理而获得的产品的断裂强度相当或更大的断裂强度。更具体而言,对900℃和950℃的热处理温度具有8%和12%的碳化物面积率的试样能够呈现出与通过气氛炉热处理而获得的产品的断裂强度相当或更大的断裂强度。进一步,从上述试验数据获得近似函数,并且在标准偏差设为150mpa的情况下算出可确保其质量与通过气氛炉热处理而获得的产品的质量相当或更高的范围如下:对900℃、950℃和1000℃的热处理温度,碳化物面积率分别为4.0%以上、5.4%以上和9.3%以上。热处理条件的研究从以上结果可见,采用高温短时加热手段如感应加热来对高碳铬轴承钢如jis4805:2008中规定的suj2进行淬火时,在热处理温度为900℃和950℃且碳化物面积率为8%和12%的情况下,能够确保与通过气氛炉热处理而获得的产品相当或更高的性能水平。查看各数据时,任何试验结果都对热处理温度和碳化物面积率单调增加或减少。因此,认为通过与此时所得的四个点所围绕的区域(即,图7中所示的阴影区域)相对应的热处理条件,也能实现与通过气氛炉热处理而获得的产品的质量相当或更高的质量。因此,在热处理温度为900℃~950℃且碳化物面积率为8%~12%的区域中,也能确保与通过气氛炉热处理而获得的产品相当或更高的质量。表6示出从各试验结果的近似函数而得的、使其质量与通过气氛炉热处理而获得的产品的质量相当或更高的碳化物面积率的范围。表6对于表6中所示的碳化物面积率范围与热处理温度之间的关系,获得近似函数如下:对于长期尺寸,6.600×10-4x2-1.205x+5.539×102y(条件表达式1)对于静载荷能力,1.160×10-3x2-2.094x+9.472×102y(条件表达式2),并且对于断裂试验,5.000×10-4x2-8.970×10-1x+4.063×102y(条件表达式3),其中y表示碳化物面积率(%),x表示热处理温度(℃)。则确保其质量与通过气氛炉热处理而获得的产品的质量相当或更高的范围是热处理温度x在900℃~1000℃的范围内碳化物面积率y满足上述条件表达式1~3的情况。此处,在热处理温度为900℃~1000℃的范围内,x满足条件表达式1则总能满足条件表达式3。因此,可以不考虑条件表达式3。因而,确保其质量与通过气氛炉热处理而获得的产品的质量相当或更高的范围是热处理温度为900℃~1000℃的范围内碳化物面积率y满足条件表达式1和2的情况。如上描述了本发明的实施方式,但实施方式也可进行各种改变。而且,本发明不受上述实施方式的范围所限。本发明的范围由权利要求所限定,并且旨在包括与权利要求等同的含义和范围内的任何改变。工业实用性上述实施方式特别有利地应用于采用感应加热的轴承部件及其制造。附图标记列表1:环状构件;11:径向外表面;12:径向内表面;13:顶面;14:底面;s10:材料准备步骤;s20:热处理步骤;s21加热步骤;s22:冷却步骤;s23:回火步骤;s30:后处理步骤;s40:组装步骤;d:外径;d:内径;t:宽度;w:厚度;s:平均升温速率;x:热处理温度;y:碳化物面积率。当前第1页12

  1. 金属材料表面改性技术 2. 超硬陶瓷材料制备与表面硬化 3. 规整纳米材料制备及应用研究

  1.数字信号处理 2.传感器技术及应用 3.机电一体化产品开发 4.机械工程测试技术 5.逆向工程技术研究

  1.精密/超精密加工技术 2.超声波特种加工 3.超声/电火花复合加工 4.超声/激光复合加工 5.复合能量材料表面改性 6.航空航天特种装备研发

  1. 先进材料制备 2. 环境及能源材料的制备及表征 3. 功能涂层的设计及制备 4. 金属基复合材料制备