專利名稱：復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法
復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法 技術(shù)領(lǐng)域 機(jī)械制造領(lǐng)域，復(fù)合離子注入軸承真空回火方法。
背景技術(shù)：
滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)休和套圈主要由軸承鋼制造。軸承應(yīng)具備長(zhǎng)壽命、高精度、低 發(fā)熱量、高速性、高剛性、低噪音、高耐磨性等特性，因此要求軸承鋼具備高硬度、均勻 硬度、高彈性極限、高接觸疲勞強(qiáng)度、必須的韌性、 一定的淬透性、在大氣的潤(rùn)滑劑中的耐 腐蝕性能。為了達(dá)到上述性能要求，對(duì)軸承鋼的化學(xué)成分均勻性、非金屬夾雜物含量和類型、 碳化物粒度和分布、脫碳等要求嚴(yán)格。軸承鋼總體上向高質(zhì)量、高性能和多品種方向發(fā)展。 軸承用鋼按特性及應(yīng)用環(huán)境劃分為高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高溫軸承鋼、不銹軸承鋼 及專用的特種軸承材料。
目前為適應(yīng)高溫、高速、高負(fù)荷、耐蝕的要求，需要研制一系列具有特殊性能的新型軸 承鋼。為了降低軸承鋼的氧含量，發(fā)展了真空冶煉、電渣重熔、電子束重熔等軸承鋼的冶煉 技術(shù)。而大批量軸承鋼的冶煉由電弧爐熔煉，發(fā)展成各種類型初煉爐加爐外精煉。日本和德 國(guó)等均建成了高潔凈度、高質(zhì)量的軸承鋼生產(chǎn)線，鋼的產(chǎn)量迅速增加，鋼的質(zhì)量和疲勞壽命 大幅度提高。瑞典生產(chǎn)的軸承鋼的氧含量降到10ppm以下。80年代末期，日本山陽(yáng)特鋼公司 的先進(jìn)水平為5.4ppm,達(dá)到了真空重熔軸承鋼的水平。
軸承的接觸疲勞壽命對(duì)鋼組織的均勻性非常敏感。提高潔凈度(減少鋼中的雜質(zhì)元素和 夾雜物含量)，促使鋼中的非金屬夾雜物和碳化物細(xì)小均勻分布，可以提高軸承鋼的接觸疲 勞壽命。軸承鋼使用狀態(tài)下的組織應(yīng)是回火馬氏體基體上均勻分布著細(xì)小的碳化物顆粒，這 樣的組織可以賦予軸承鋼所需要的性能。高碳軸承鋼中的主要合金元素有碳、鉻、硅、錳、 釩等。
各國(guó)都在研究和開(kāi)發(fā)新型軸承鋼，擴(kuò)大應(yīng)用和代替?zhèn)鹘y(tǒng)的軸承鋼。如快速滲碳軸承鋼， 通過(guò)改變化學(xué)成分來(lái)提高滲碳速度，其中碳含量由傳統(tǒng)的0.08% 0.20%提高到0.45%左 右，滲碳時(shí)間由7小時(shí)縮短30分鐘。由于在高溫、腐蝕、潤(rùn)滑條件惡劣的環(huán)境下使用軸承 愈來(lái)愈多，過(guò)去使用的M50(CrMo4V)、 440C(9Crl8Mo)等軸承鋼已不能滿足使用要求，急需研 制加工性能好、成本低、疲勞壽命長(zhǎng)、能適合不同目的和用途的軸承用鋼，如高溫滲碳鋼 M50N比、易加工不銹軸承鋼50X18M以及陶瓷軸承材料等，采用離子注入方法，可以將普通
軸承鋼變成適合不同目的和用途的軸承用鋼。
今后軸承鋼主要向高潔凈度和性能多樣化兩個(gè)方向發(fā)展。提高軸承鋼的潔凈度，特別是 降低鋼中的氧含量，可以明顯延長(zhǎng)軸承的壽命。氧含量由28ppm降低到5ppm，疲勞壽命可以 延長(zhǎng)l個(gè)數(shù)量級(jí)。為了延長(zhǎng)軸承鋼的壽命，人們多年來(lái)一直致力于開(kāi)發(fā)應(yīng)用精煉技術(shù)來(lái)降低 鋼中的氧含量。通過(guò)不懈的努力，軸承鋼中的最低氧含量己從20世紀(jì)60年代的28ppm降低 到90年代的5ppm。目前，我國(guó)可以將軸承鋼中的最低氧含量控制在lOppm左右。軸承使用 環(huán)境的變化要求軸承鋼必須具備性能的多樣化。如設(shè)備轉(zhuǎn)速的提高，需要準(zhǔn)高溫用(20(TC以 下)軸承鋼(通常采用在SUJ2鋼的基礎(chǔ)上提高Si含量、添加V和Nb的方法來(lái)達(dá)到抗軟化和 穩(wěn)定尺寸的目的)；腐蝕應(yīng)用場(chǎng)合，需要開(kāi)發(fā)不銹軸承鋼；為了滿足航空航天的需要，應(yīng)開(kāi) 發(fā)高溫軸承鋼。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及其在熱處理方面的應(yīng)用，熱處理技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè) 方面節(jié)約能源型清潔回火熱處理提倡充分利用廢熱、余熱，采用耗能低、周期短的工藝 代替周期長(zhǎng)、耗能大的工藝等。精密熱處理提高產(chǎn)品質(zhì)量精密熱處理有兩方面的含義一 方面是根據(jù)工件的使用要求、材料、結(jié)構(gòu)尺寸，利用物理冶金知識(shí)及先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬和檢 測(cè)技術(shù)，優(yōu)化工藝參數(shù)，達(dá)到所需的性能或最大限度地發(fā)揮材料的潛力；另一方面是充分保
證優(yōu)化工藝的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量分散度很小(或?yàn)榱?及熱處理畸變?yōu)榱恪?br> 真空回火熱處理真空狀態(tài)下加熱可減少或避免工件的氧化，實(shí)現(xiàn)清潔熱處理。真空回 火熱處理基本上不向環(huán)境排放廢水、廢鹽、有毒氣體、粉塵等污染物。另外，真空回火熱處 理后，工件的顯微組織更加細(xì)小均勻，表面與心部組織一致，熱處理缺陷如脫碳、裂紋等大 大減少，硬度均勻，改善質(zhì)量、減少產(chǎn)品變形及畸變、降低軸承鋼中的含氧量，提高軸承壽 命，達(dá)到精密熱處理標(biāo)準(zhǔn)。隨著工件加工技術(shù)的發(fā)展，精密鍛造及精密輾擴(kuò)(冷輾)工藝的 采用，零件毛坯的加工精度越來(lái)越高，逐步推廣少、無(wú)車削工藝，由此對(duì)熱處理提出了保護(hù) 工件的表面，防止其氧化的要求。真空回火熱處理能有效的滿足當(dāng)今精密加工工業(yè)的要求。 真空回火熱處理工件加熱的熱源一般為電渦流加熱系統(tǒng)、熱傳導(dǎo)電加熱系統(tǒng)或輻射熱電加熱 系統(tǒng)。真空回火熱處理需要配備專用的熱回火處理設(shè)備，包括抽真空機(jī)組設(shè)備等。設(shè)備的投 入大及加熱程序的復(fù)雜，在一定程度上限制了真空回火技術(shù)的應(yīng)用推廣。
離子注入金屬材料表面改性，是近年來(lái)材料科學(xué)領(lǐng)域興起的實(shí)用、有效的材料表面處理
方法。離子注入金屬加工工具，可降低工具切削時(shí)的摩擦系數(shù)、提高切削工具刃口的紅硬性。 減少切削金屬時(shí)，粘刀現(xiàn)象及冷焊現(xiàn)象，提高被加工工件的加工質(zhì)量，減少工具的刃磨和安 裝次數(shù)，能有效的提高加工工效；提高工具使用壽命7—20倍。美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室從1979年 起進(jìn)行了軸承零件離子注入的研究，英國(guó)、丹麥和葡萄牙等國(guó)從1%9年開(kāi)始進(jìn)行與美國(guó)海 軍實(shí)驗(yàn)室類似的工作。結(jié)果表明注入鉻離子能顯著提高M(jìn)50鋼的抗腐蝕性能，而且抗接觸 疲勞性能也有所提高；此外還用注入硼離子來(lái)提高儀表軸承的抗磨損能力；對(duì)軸承鋼52100 進(jìn)行氮等離子源離子注入(PSII)后在表面形成薄層氮化物，可提高軸承鋼的耐蝕性，用于 代替昂貴的不銹鋼。
然而，并非所有的工件一經(jīng)離子注入就會(huì)呈現(xiàn)出優(yōu)良的性能，在我們的科學(xué)實(shí)踐中，有 這樣情況軸承鋼工件離子注入后體硬度降低；摩擦實(shí)驗(yàn)，低摩擦系數(shù)持續(xù)時(shí)間短等。鉆頭、 銑刀經(jīng)離子注入后，鉆孔、切削性能比沒(méi)有進(jìn)行離子注入的對(duì)照試樣性能還差，刃口軟化； 究其原因，主要是因?yàn)椋x子注入注入工件表面單位能量過(guò)大。注入能量隨離子束流，注入 到被加工工件表面，大部分的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。?dāng)注入能量過(guò)高時(shí)，被注入工件的體溫度， 高于工件材料的回火溫度，(由于，傳統(tǒng)離子注入工藝要求被注入工件，離子注入之前完 成一切機(jī)加工和熱處理工序)則發(fā)生已回火工件再次回火情況。 一些工件即產(chǎn)生過(guò)回火現(xiàn)象， 表現(xiàn)為被注入工件基體組織軟化。如軸承鋼使用狀態(tài)的體硬度應(yīng)達(dá)到HRc61.5以上，離子 注入產(chǎn)生過(guò)回火，使其硬度降到小于HRc55。這樣情況出現(xiàn)后，離子注入軸承的性能表現(xiàn)為， 還不如沒(méi)有進(jìn)行過(guò)離子注入軸承的性能。經(jīng)過(guò)多次科學(xué)實(shí)驗(yàn)、研究分析，我們發(fā)明了復(fù)合離 子注入軸承真空回火處理理念。用此方法可以解決離子注入軸承過(guò)回火問(wèn)題。提高離子注入 質(zhì)量
發(fā)明內(nèi)容
復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法，要求被注入軸承工件在離子注入之前， 只進(jìn)行高溫淬火及其后續(xù)的定型加工。將其熱處理的回火工序留給復(fù)合離子注入工序完成， 這樣可以解決軸承工件在離子注入過(guò)程中，雙重回火或過(guò)回火問(wèn)題。即，消除因離子注入束 流過(guò)大、注入加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、被注入軸承工件溫度過(guò)高，而引起的軸承工件基體硬度降低， 綜合性能變差現(xiàn)象；同時(shí)，因取消了軸承工件在常規(guī)熱處理程序中的回火工序，消除了軸承 工件在常規(guī)熱處理回火工序中產(chǎn)生的表層氧化問(wèn)題、有害氣體殘留問(wèn)題。
復(fù)合離子注入是應(yīng)用新型金屬蒸汽真空弧離子源，即MEVVA離子源改進(jìn)型注入機(jī)，以
離子強(qiáng)滲透的方式，將全屬離子和非僉屬離子按一定的比例組僉、 一定的裸度分布、 一定的 入射角度及適當(dāng)?shù)臏囟葪l件即被注入軸承材料的回火溫度，以一定的能量分布，將多種元素 組合離子束，同時(shí)注入到被處理的軸承內(nèi)環(huán)、外環(huán)與滾子運(yùn)動(dòng)接觸面及滾珠滾柱表面。在被 處理軸承表面與基體之間，形成納米陶瓷濃度逐漸增加至表面的過(guò)波層。因此，納米陶瓷注 入層與機(jī)體之間沒(méi)有明顯的界面。優(yōu)化納米陶瓷注入層的成份，可得到軸承非常良好的自潤(rùn) 滑性能和耐磨損性能。
經(jīng)復(fù)合離子注入軸承真空回火處理后，注入層的納米陶瓷組織極其細(xì)小、碳化物分布更 均勻，比一般回火具有更高硬度、高接觸疲勞強(qiáng)度和滑動(dòng)耐磨性；復(fù)合離子注入軸承真空回 火處理方法比較原軸承工件采用真空回火工藝，取消了原來(lái)真空回火處理的繁瑣工序及真空 加熱設(shè)備，減少投資。軸承工件經(jīng)淬火加工定型后，直接進(jìn)行復(fù)合離子注入軸承真空回火處 理。此方法在保留軸承工件真空回火處理軸承優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，軸承工件能充分顯示出復(fù)合離子 注入的優(yōu)點(diǎn)。既減少了被加工軸承工件的整體工序、節(jié)約能源、提高復(fù)合離子注入的可靠性、 最終提高被加工軸承的性能和產(chǎn)品質(zhì)量。復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法，使軸承具備 長(zhǎng)壽命、高精度、低發(fā)熱量、高速性、高剛性、低噪音、高耐磨性等特性。此方法有很好的 應(yīng)用前景。


圖1、 1、為Ti+C離子復(fù)合注入淬火狀態(tài)軸承鋼工件，即軸承鋼工件淬火后采
取直接進(jìn)行復(fù)合離子注入真空回火工藝。復(fù)合注入軸承鋼真空回火工件在德國(guó)ZEISS設(shè)備上
測(cè)得的納米顯微硬度(Hv)—深度(nm)分布曲線，此曲線顯示經(jīng)復(fù)合離子注入軸承鋼工件真空
回火后，工件表面硬度明顯提高；圖l、 2、為常規(guī)熱處理淬火、回火后軸承鋼工件，進(jìn)行離
子注入處理。在同一設(shè)備上測(cè)得的納米顯微硬度一深度分布曲線，此曲線顯示當(dāng)深度超過(guò)
1000納米時(shí)其硬度已經(jīng)低于常規(guī)熱處理工件的硬度，即出現(xiàn)過(guò)回火現(xiàn)象圖1、 3、為常規(guī)
熱處理淬火、回火后軸承鋼納米顯微硬度一深度分布曲線。從圖1中可以看出復(fù)合離子注入
真空回火軸承鋼工件的納米硬度分布，高于常規(guī)熱處理后，進(jìn)行離子注入軸承鋼工件的納米
硬度150%。常規(guī)熱處理后進(jìn)行離子注入軸承鋼工件，其深層容易出現(xiàn)過(guò)回火現(xiàn)象。
圖2、 1、為常規(guī)熱處理軸承鋼工件，進(jìn)行離子注入處理后摩擦學(xué)曲線。其摩擦系數(shù)在
60T處開(kāi)始增大。圖2、 2、復(fù)合離子注入真空回火軸承鋼工件摩擦學(xué)曲線，軸承鋼工件保持
低摩擦系數(shù)的時(shí)間，是常規(guī)熱處理后離子注入軸承鋼工件的五倍。復(fù)合離子注入真空回火軸
承鋼工件摩擦學(xué)曲線，比對(duì)照曲線表現(xiàn)出高接觸疲勞強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法，是利用MEVVA源離子注入機(jī)離 子注入時(shí)，加速電場(chǎng)、注入束流產(chǎn)生的能量，此能量由復(fù)合離子攜帶注入到被注入軸承工件 表面。依據(jù)注入元素的電離能和注入元素及被注入軸承材料中各元素的結(jié)合能大小、依據(jù)離 子注入射程和納米陶瓷膜形成條件、依據(jù)軸承材料熱處理數(shù)據(jù)，綜合各個(gè)條件設(shè)計(jì)注入電壓 的高低，控制注入離子束流的大小等選擇各種離子注入條件，控制被注入試樣表面所接收的 能量多少，從而控制被注入軸承工件的基體平均溫度。以達(dá)到軸承工件離子注入的同時(shí)進(jìn)行 真空回火。復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法中，離子種類包括金屬和非金屬同時(shí)電離 復(fù)合離子、包括金屬與金屬同時(shí)電離復(fù)合離子、非金屬與非金屬同時(shí)電離復(fù)合離子的離子注 入。復(fù)合離子的產(chǎn)生，用純金屬或合金制成陰極形狀。固體非金屬，按納米陶瓷注入層原子 比，及各參與元素的電離能比關(guān)系，設(shè)計(jì)各元素的量比。將固體非金屬依比量制成細(xì)柱狀， 按蓬籽排列狀態(tài)鑲嵌到純金屬或合金制成的陰極中。用此陰極觸發(fā)、電離、配以適當(dāng)能量分 布進(jìn)行離子注入?？傻玫骄鶆虻募{米陶瓷注入層。采用此方法獲取納米陶瓷注入層的有VC、 TiC、 ZrC、 MoC、 WC、 NiC、 SnC、 NbC、 YC、 GrC、 AgC等，純金屬也可以換成固體非金 屬制成陰極，生成如下納米陶瓷層BC、 SiC、 S舊C等。上述金屬也可以是一種金屬配以另 一種或幾種純金屬，再配以非金屬或兩種及種兩種以上非金屬，生成納米陶瓷層如TiZrC、 ZrBC、 ZrGrC、 VNbC、 GrMoC、 TiGrMoC、 TiZrVBC等。用上述方法生成金屬和固體非 金屬多種離子混合納米陶瓷層。
非金屬元素是氣體時(shí)，用通氣銅管配以針閥，安裝在MEVVA離子源陰極放電室。通入 單一氣體，調(diào)整適當(dāng)氣壓，使離子源保持正常電離工作狀態(tài)。調(diào)整觸發(fā)電壓、引出電壓、引 出離子的成份，達(dá)到納米陶瓷注入層成份的要求。配以適當(dāng)?shù)哪芰糠植歼M(jìn)行離子注入。形成 納米陶瓷注入層。如TiN、 ZrN、 VN、 TiVN、 TiNbVN、 VNbN、 TiO、 ZrO、 TiZrN;上述 氣體也可以是混合氣體或固體加氣體，生成納米陶瓷注入層，如TiNO、 ZrNO、 TiZrCN、 VNbCN、 TiNbVCN、 TiZrCNO、 GrMoCO等；上述金屬也可換成非金屬，生成納米陶瓷注 入層，如BN、 CN、 BCN、 SiCN、 BNO、 AgO、 AgN、 AgCN、 SiNO等。用此方法可引出
金屬和氣體非金屬多種離子混合離子束。用金屬和氣體非金屬多種離子混合離子束注入軸承 內(nèi)環(huán)、外環(huán)，也可使軸承內(nèi)、外環(huán)產(chǎn)生減摩潤(rùn)滑性能。人為控制陶瓷膜的成分，可使軸承產(chǎn)
生優(yōu)良的減摩潤(rùn)滑性能、降低運(yùn)行能耗、延長(zhǎng)使用壽命。
被注入軸承工件在離于注入之前，只進(jìn)行高溫淬火及其后續(xù)的定型加工。將其熱處理的 回火工序留給復(fù)合離子注入工序完成。軸承工件在離子注入條件下加熱到其所需要的回火溫 度，保持這個(gè)溫度，經(jīng)過(guò)一定的回火時(shí)間，被注入軸承工件的基體組織轉(zhuǎn)變到回火組織要求。 使工件在復(fù)合離子注入的同時(shí)，達(dá)到基體回火的目的。用金屬和固體、氣體非金屬等多種離 子混合離子束注入軸承內(nèi)環(huán)、外環(huán)，可使軸承內(nèi)、外環(huán)產(chǎn)生納米陶瓷膜。
復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法中，離子注入能量的范圍為2.0—5000KV。離子 注入劑量的范圍為2X1012—5X102°Ion/Cm2。離子注入束流的密度為1x10—2—5^103 mA/mm2。離子注入靶室的真空度8X l(r2MP—l X l(T8MPa。離子注入金屬材料工件回火處 理方法，溫度控制，是參考被注入金屬材料之工件使用狀態(tài)所需要的回火溫度。溫度測(cè)量， 其測(cè)量點(diǎn)，應(yīng)該避開(kāi)離子束流的直接照射。即，測(cè)量的溫度應(yīng)該是，被注入試樣的基體溫度。 離子注入金屬材料工件回火處理方法之回火時(shí)間，是參考被注入金屬材料試樣使用狀態(tài)的回 火，所需回火時(shí)間；及達(dá)到離子注入金屬材料表面改性注入離子劑量，所需要的注入時(shí)間的 綜合設(shè)計(jì)。離子注入金屬材料工件真空回火處理方法，所述金屬材料泛指各種軸承鋼及其合 金如各種Grl5鋼材、高溫滲碳鋼、普通碳素鋼、M50NiL、 50X18M、 M50(CrMo4V)、 440C(9Crl8Mo)、易加工不銹軸承鋼等軸承鋼、鐵基軸承合金、鈦及鈦軸承合金、鎂及鎂軸 承合金、銅及銅基軸承合金、鎳及鎳軸承合金、鋁及鋁軸承合金、鉻及鉻軸承合金、鋯及鋯 軸承合金等。而復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法一大特點(diǎn)是可以采用普通碳素鋼制成 軸承經(jīng)復(fù)合離子注入真空回火方法處理后，達(dá)到或超過(guò)各種特殊材料鋼制軸承的性能。因而 可以節(jié)約成本。
復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法中脫氣效應(yīng)。各種元素都有自身的蒸汽壓。如環(huán)境 中某種元素的分氣壓，低于該元素的飽和蒸汽壓，則該元素就會(huì)蒸發(fā)。離子注入金屬材料工 件真空回火熱處理時(shí)，金屬工件在真空環(huán)境中被復(fù)合離子束轟擊加熱，金屬中的有害氣體會(huì) 被排出，如Grl5鋼材、M50NiL、 50X18M、 M50(CrMo4V)、 440C(9Crl8Mo)、碳素鋼及鎳、 鈦和鈦合金軸承中的氫和氧等氣體在真空、高溫下會(huì)逸出。這有利于提高軸承的機(jī)械性能和 使用壽命。
權(quán)利要求
1.復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法。其特征在于利用復(fù)合離子注入過(guò)程中，加速電場(chǎng)作用下，注入束流產(chǎn)生的能量，加熱被注入的軸承環(huán)、滾珠、滾柱。依據(jù)注入元素的電離能和注入元素及被注入工件材料中各元素的結(jié)合能大小、依據(jù)離子注入射程、依據(jù)納米陶瓷膜形成條件、依據(jù)材料熱處理數(shù)據(jù)，綜合個(gè)條件設(shè)計(jì)注入電壓的高低，控制注入復(fù)合離子束流的大小等選擇各種復(fù)合離子注入條件，達(dá)到控制被注入軸承環(huán)、滾珠或滾柱所接收能量大小。從而控制被注入軸承環(huán)、滾珠、滾柱的溫度。達(dá)到軸承環(huán)、滾珠及滾柱復(fù)合離子注入真空回火的目的。
2. 權(quán)力要求1的，復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法中，注入離子種類包括金屬和非 金屬離子同時(shí)電離復(fù)合離子、還包括金屬與金屬同時(shí)電離復(fù)合離子、非金屬與非金屬同時(shí)電離復(fù)合離子的離子注入。復(fù)合離子的產(chǎn)生，用純金屬或合金制成MEVVA源陰極形 狀。固體非金屬，按納米陶瓷注入層原子比，及各參與元素的電離能比關(guān)系，設(shè)計(jì)各元 素的量比。將固體非金屬依比量制成細(xì)柱狀，按蓬籽排列狀態(tài)鑲嵌到純金屬或合金制成 的陰極中。用此陰極觸發(fā)、電離、配以適當(dāng)能量分布進(jìn)行離子注入?？傻玫剿璧募{米 陶瓷注入層。復(fù)合離子組合VC、 TiC、 ZrC、 MoC、 WC、 NiC、 SnC、 NbC、 YC、 GrC、 AgC、 BC、 SiC、 SiBC、 TiZrC、 ZrBC、 ZrGrC、 VNbC、 GrMoC、 TiGrMoC、 TiZrVBC、 TiN、 ZrN、 VN、 TiVN、 TiNbVN、 VNbN、 TiO、 ZrO、 TiZrN、 TiNO、 ZrNO、 TiZrCN、 VNbCN、 ，bVCN、 TiZrCNO、 GrMoCO、 BN、 CN、 BCN、 SiCN、 BNO、 AgO、 AgN、 AgCN、 SiNO、用上述各類復(fù)合離子注入軸承環(huán)、滾珠、滾柱，使軸承環(huán)、滾珠、滾柱加 熱到其所需要的回火溫度，保持這個(gè)溫度，經(jīng)過(guò)一定的回火時(shí)間，工件的基體組織轉(zhuǎn)變 到此類軸承材料回火組織要求。使軸承環(huán)、滾珠、滾柱在離子注入的同時(shí)，達(dá)到基體回 火的目的。
3. 權(quán)力要求l的，復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法中，離子注入能量的范圍為2.0— 5000KV。
4. 權(quán)力要求1的，復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法中，離子注入劑量的范圍為lxl0'2_5xl02°Ion/cm2。
5. 權(quán)力要求1的，復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法中，離子束流的注入目標(biāo)為軸承內(nèi)、外環(huán)摩擦面；滾珠整體表面；滾柱的摩擦表面等。
6. 權(quán)力要求1的，復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法所述真空度，即，離子注入時(shí)靶室 的真空度8Xl(r2MP_lX10-7MPa。
7. 權(quán)力要求2中所述復(fù)合離子注入軸承回火處理方法，溫度控制，是參考被注入軸承環(huán)、 滾珠或滾柱，使用狀態(tài)所需要的回火溫度。
8. 權(quán)力要求7所述的溫度測(cè)量，其測(cè)量點(diǎn)，應(yīng)該避開(kāi)離子束流的直接照射。即，測(cè)量的溫 度應(yīng)該是，被注入軸承工件的基體溫度。
9. 權(quán)力要求2中所述復(fù)合離子注入軸承回火處理方法之回火時(shí)間，是參考被注入軸承材料 工件使用狀態(tài)，所需的回火時(shí)間；及復(fù)合離子注入軸承環(huán)、滾珠或滾柱表面改性所需注 入離子劑量，在設(shè)定溫度條件，控制束流條件下，離子注入所需時(shí)間，兩者的綜合設(shè)計(jì)。
10. 權(quán)力要求1一9中復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法，所述軸承環(huán)、滾珠或滾柱使用的 材料泛指各種軸承鋼及軸承合金。如軸承鋼Grl5鋼材及其衍生鋼材、高溫滲碳鋼、普 通碳素鋼、M50NiL、 50X18M、 M50(CrMo4V)、 440C(9Crl8Mo)、易加工不銹軸承鋼等 軸承鋼、鐵基軸承合金、鈦及鈦軸承合金、鎂及鎂軸承合金、銅及銅基軸承合金、鎳及 鎳軸承合金、鋁及鋁軸承合金、鉻及鉻軸承合金、鋯及鋯軸承合金等。
全文摘要
復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法，可解決軸承在復(fù)合離子注入過(guò)程中過(guò)回火問(wèn)題。即消除軸承因復(fù)合離子注入束流過(guò)大、注入時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、注入時(shí)軸承溫度過(guò)高，而引起的基體軟化；此方法免去軸承在常規(guī)熱處理程序中的回火工序，避免軸承在常規(guī)熱處理回火工序中產(chǎn)生的表層氧化問(wèn)題、有害氣體殘留問(wèn)題；復(fù)合離子注入軸承真空回火處理方法，比較軸承常規(guī)真空回火熱處理工序，其特點(diǎn)為軸承經(jīng)淬火、加工定型后，直接進(jìn)行復(fù)合離子注入真空回火處理，在保留軸承真空回火熱處理工藝優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，進(jìn)行軸承復(fù)合離子注入處理。此方法能充分展現(xiàn)復(fù)合離子注入的優(yōu)點(diǎn)減少軸承摩擦系數(shù)，延長(zhǎng)軸承使用壽命，可增加軸承耐高溫、耐腐蝕性能、提高接觸疲勞強(qiáng)度。同時(shí)達(dá)到節(jié)約能源、提高復(fù)合離子注入效率目的。
文檔編號(hào)C21D9/36GK101104922SQ200610098680
公開(kāi)日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2006年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月12日
發(fā)明者丁云濤, 丁曉紀(jì), 劉安東 申請(qǐng)人:北京師范大學(xué)