專利名稱：耐沖擊軸承用鋼球的熱處理工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于金屬材料熱處理技術領域，尤其是一種耐沖擊軸承用鋼球的熱處理工藝。
背景技術：
隨著我國石油工業的高速發展，作為開發勘探油氣田的井下動力螺桿鉆具的壽 命長短，直接影響到油氣田的開發速度和經濟效益，而螺桿鉆具軸承壽命又是決定螺桿鉆 具壽命的決定因素。根據石油行業使用鉆具的狀況，通過對大量的鉆具解剖分析來看有 70% 80%的鉆具都是因軸承損壞而報廢，而其中絕大多數又是由于軸承的滾動體(鋼 球)因不適應鉆具的惡劣工作條件，易碎裂導致軸承運轉不良，從而直接影響到石油鉆具 軸承的壽命。通過對使用工況調查可以看出此類軸承的工作條件極其惡劣，除承受很大的 靜載荷(來自高的鉆壓)、沖擊載荷，還要在無潤滑或泥漿潤滑的條件下工作，因此軸承鋼 球要具有高耐沖擊性的特點，這就要求鋼球具有較高的抗壓碎載荷能力。目前采用GCrl5 和G55SiMoV材料制造耐沖擊軸承用鋼球，其熱處理方法為常規退火(760 78(TC時，保溫 4 5h)和淬回火(830 850。C淬火，220 26(TC回火)工藝，獲得硬度為55 59HRC，金 相顯微組織由隱晶或細小結晶馬氏體及少量殘余奧氏體和碳化物組成。該工藝方法優點是 可使鋼球具有較高的硬度、強度，鋼球的壓碎載荷值達到現行標準(JB/T6366)要求；缺點 是鋼球的強韌性不高，實際使用中無法適應復雜多變地質狀況，因其抗沖擊壓碎能力偏低， 造成鋼球破損、崩塊，引發軸承提前失效破壞。
發明內容
本發明的目的是提供一種耐沖擊軸承用鋼球的熱處理工藝，可使鋼球獲得最佳的 強韌性配合，有效提高鋼球壽命。
本發明的技術方案是所述的一種耐沖擊軸承用鋼球的熱處理工藝如下
1)、軸承用鋼球機械加工前材料需要熱處理，其工藝規程 a、正火處理材料在爐中加熱到溫度為860 88(TC時，保溫30 40min ;然后將 材料在油中冷卻至表面溫度為300 40(TC時，取出材料在空氣中冷卻；
b、退火處理材料在爐中加熱到溫度為730 74(TC時，保溫4 5h，隨爐降溫冷 卻； 2)、軸承用鋼球機械加工后半成品熱處理，淬回火工藝規程 a、淬火處理工件在爐中加熱到溫度為870 88(TC時，保溫25 35min，然后將 工件在60 8(TC的快速淬火油中淬火； b、回火處理工件在爐中加熱到溫度為220 24(TC時，保溫4 5h。
本發明可為制造耐沖擊軸承鋼球提供一種新品種材料——G50SiMoA，其主要元素 為C、 Si、 Mo等，其中含碳量為(0. 45 0. 55) %，熱處理后可獲得較高的硬度和強度，又獲 得最佳的強韌性配合；Mo是強碳化物形成元素，可以增加鋼的淬透性，細化晶粒，獲得最佳
3韌性，增加耐磨性；Si元素主要起固溶強化作用，提高鋼的抗回火穩定性、彈性極限及耐沖 擊性能。本發明在熱處理技術中，耐沖擊軸承鋼球材料采用正火加退火的工藝后可獲得細 小均勻的球化組織，硬度適宜為179 245HB ;鋼球采用淬火加回火的工藝后可獲得位錯板 條狀馬氏體與結晶馬氏體混合及少量殘余奧氏體和碳化物組織，硬度為57 60HRC，具有 高的強韌性、耐磨性。通過本發明的晶粒細化、改變馬氏體組織形態的熱處理工藝方法，使 鋼球獲得最佳的強韌性配合，使鋼球的壓碎載荷值較現行標準(JB/T6366)要求提高50% 以上有效提高鋼球壽命，從而提高石油螺桿鉆具軸承的使用壽命。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發明作進一步的描述。
本發明的軸承用鋼球材料其化學組成為(重量百分含量)C :0. 45 0. 55， Si :
0. 85 1. 05， Mn :0. 30 0. 60， Mo :0. 35 0. 55， P ^ 0. 025， S ^ 0. 025， Cr ^ 0. 02， V ^ 0. 10， Ni ^ 0. 30， Cu ^ 0. 25，其余為Fe和不可避免的雜質。
實施例1 1)、本發明的軸承用鋼球機械加工前材料需要熱處理，其工藝規程a、正火處理材料在爐中加熱到溫度為865 875。C時，保溫35min ;然后將材料
在油中冷卻至表面溫度為330 38(TC時，取出材料在空氣中冷卻。 b、退火處理材料在爐中加熱到溫度為735 74(TC時，保溫4. 5h，隨爐降溫冷卻。 硬度范圍為210 240HB。 2)、軸承用鋼球機械加工后半成品熱處理，淬回火工藝規程a、淬火處理工件在爐中加熱到溫度為875 88(TC時，保溫30 35min，然后將
工件在60 80。C的快速淬火油中淬火，淬火后硬度不低于58HRC。 b、回火處理工件在爐中加熱到溫度為230 24(TC時，保溫4. 5h，回火后硬度為 57HRC。 3)、加工的軸承用鋼球7/8"(小22.23mm)的三組壓碎載荷值為598、595、615KN， 同比現行標準(JB/T6366)制造的鋼球，平均提高58%以上。
實施例2 1)、本發明的軸承用鋼球機械加工前材料需要熱處理，其工藝規程 a、正火處理材料在爐中加熱到溫度為870 88(TC時，保溫40min ;然后將材料
在油中冷卻至表面溫度為350 40(TC時，取出材料在空氣中冷卻。 b、退火處理材料在爐中加熱到溫度為735 74(TC時，保溫5h，隨爐降溫冷卻。 硬度范圍為180 195HB ; 2)、軸承用鋼球機械加工后半成品熱處理，淬回火工藝規程 a、淬火處理工件在爐中加熱到溫度為875 88(TC時，保溫30 35min，然后將 工件在60 80。C的快速淬火油中淬火，淬火后硬度不低于60HRC。 b、回火處理工件在爐中加熱到溫度為230 24(TC時，保溫5h，回火后硬度為 58HRC。 3)、加工的軸承用鋼球1 〃 (小25. 4mm)的三組壓碎載荷值為785、805、800KN，同比 現行標準(JB/T6366)制造的鋼球，平均提高62%以上。
實施例3 1)本發明的軸承用鋼球機械加工前材料需要熱處理，其工藝規程 a、正火處理材料在爐中加熱到溫度為860 87(TC時，保溫30min ;然后將材料
在油中冷卻至表面溫度為300 35(TC時，取出材料在空氣中冷卻。 b、退火處理材料在爐中加熱到溫度為730 735t:時，保溫4h，隨爐降溫冷卻。 硬度范圍為185 209HB。 2)、軸承用鋼球機械加工后半成品熱處理，淬回火工藝規程 a、淬火處理工件在爐中加熱到溫度為870 875"時，保溫25 30min，然后將 工件在60 80。C的快速淬火油中淬火，淬火后硬度不低于59HRC。 b、回火處理工件在爐中加熱到溫度為220 23(TC，保溫4h，回火后硬度為 59HRC。 3)、加工的軸承用鋼球9/16" ((M4.29mm)的三組壓碎載荷值為332、346、340KN， 同比現行標準(JB/T6366)制造的鋼球，平均提高55%以上。
權利要求
一種耐沖擊軸承用鋼球的熱處理工藝，其特征在于該熱處理工藝如下1)、軸承用鋼球機械加工前材料需要熱處理，其工藝規程a、正火處理材料在爐中加熱到溫度為860～880℃時，保溫30～40min；然后將材料在油中冷卻至表面溫度為300～400℃時，取出材料在空氣中冷卻；b、退火處理材料在爐中加熱到溫度為730～740℃時，保溫4～5h，隨爐降溫冷卻；2)、軸承用鋼球機械加工后半成品熱處理，淬回火工藝規程a、淬火處理工件在爐中加熱到溫度為870～880℃時，保溫25～35min，然后將工件在60～80℃的快速淬火油中淬火；b、回火處理工件在爐中加熱到溫度為220～240℃時，保溫4～5h。
全文摘要
本發明公開了一種耐沖擊軸承用鋼球的熱處理工藝如下1)軸承用鋼球機械加工前材料熱處理工藝規程正火處理材料在爐中加熱到溫度為860～880℃時，保溫30～40min；然后將材料在油中冷卻至表面溫度為300～400℃時，取出材料在空氣中冷卻；退火處理材料在爐中加熱到溫度為730～740℃時，保溫4～5h，隨爐降溫冷卻；2)軸承用鋼球機械加工后半成品熱處理，淬回火工藝規程淬火處理工件在爐中加熱到溫度為870～880℃時，保溫25～35min，然后將工件在60～80℃的快速淬火油中淬火；回火處理工件在爐中加熱到溫度為220～240℃時，保溫4～5h。本發明可使鋼球獲得最佳的強韌性配合，有效提高鋼球壽命，從而提高石油螺桿鉆具軸承的使用壽命。
文檔編號C21D1/26GK101724742SQ20081023052
公開日2010年6月9日 申請日期2008年10月22日 優先權日2008年10月22日
發明者仇亞軍, 張增岐, 張延芳, 扈林莊, 洪仁明, 逯紅兵, 雷建中, 高元安 申請人:洛陽軸研科技股份有限公司