強(qiáng)韌性、抗沖擊軸承用鋼球的熱處理技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種強(qiáng)韌性、抗沖擊軸承用鋼球的熱處理技術(shù)。屬于金屬材料熱處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國石油工業(yè)的高速發(fā)展，作為開發(fā)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(fā)速度和經(jīng)濟(jì)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(jù)石油行業(yè)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(shù)又是由于軸承的滾動體(鋼球)因不適應(yīng)鉆具的惡劣工作條件，易碎裂導(dǎo)致軸承運轉(zhuǎn)不良，從而直接影響到石油鉆具軸承的壽命。通過調(diào)查: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GCr 15和G55SiMoV材料制造耐沖擊軸承用鋼球，其熱處理方法為常規(guī)退火(760?780°C時，保溫4?5h)和淬回火(830?850°C淬火，220?260°C回火)工藝，獲得硬度為55?59HRC，金相顯微組織由隱晶或細(xì)小結(jié)晶馬氏體及少量殘余奧氏體和碳化物組成。該工藝方法優(yōu)點是可使鋼球具有較高的硬度、強(qiáng)度，鋼球的壓碎載荷值達(dá)到現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求；缺點是鋼球的強(qiáng)韌性不高，實際使用中無法適應(yīng)復(fù)雜多變地質(zhì)狀況，因其抗沖擊壓碎能力偏低，造成鋼球破損、崩塊，引發(fā)軸承提前失效破壞。因而，人們迫切期待有一種強(qiáng)韌性、抗沖擊軸承用鋼球的熱處理技術(shù)問世。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種強(qiáng)韌性、抗沖擊軸承用鋼球的熱處理技術(shù)，可使鋼球獲得最佳的強(qiáng)韌性配合，有效提高鋼球壽命。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:所述的一種強(qiáng)韌性、抗沖擊軸承用鋼球的熱處理技術(shù)如下:
1.軸承用鋼球機(jī)械加工前材料需要熱處理，其工藝規(guī)程:
(1)正火處理:材料在爐中加熱到溫度為860?880°C時，保溫30?40min;然后將材料在油中冷卻至表面溫度為300?400°C時，取出材料在空氣中冷卻；
(2)退火處理:材料在爐中加熱到溫度為730?740°C時，保溫4?5h，隨爐降溫冷卻:
2.軸承用鋼球機(jī)械加工后半成品熱處理，淬回火工藝規(guī)程:
Cl)淬火處理:工件在爐中加熱到溫度為870?880°C時，保溫25?35min，然后將工件在60?80°C的快速淬火油中淬火；
(2)回火處理:工件在爐中加熱到溫度為220?240°C時，保溫4?5h。
[0005]本發(fā)明可為制造強(qiáng)韌性、抗沖擊軸承用鋼球提供一種新品種材料_G50SiMoA，其主要元素為C、S1、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(qiáng)度，又獲得最佳的強(qiáng)韌性配合；Mo是強(qiáng)碳化物形成元素，可以增加鋼的淬透性，細(xì)化晶粒，獲得最佳韌性，增加耐磨性；Si元素主要起固溶強(qiáng)化作用，提高鋼的抗回火穩(wěn)定性、彈性極限及耐沖擊性能。本發(fā)明在熱處理技術(shù)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(xì)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(jié)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(qiáng)韌性、耐磨性。通過本發(fā)明的晶粒細(xì)化、改變馬氏體組織形態(tài)的熱處理技術(shù)，使鋼球獲得最佳的強(qiáng)韌性配合，使鋼球的壓碎載荷值較現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求提高50%以上有效提高鋼球壽命，從而提聞石油螺桿鉆具軸承的使用壽命。
【具體實施方式】
[0006]下面通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0007]本發(fā)明的軸承用鋼球材料其化學(xué)組成為(重量百分含量):C:0.45?0.55，S1:0.85 ?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(zhì)。
[0008]1.本發(fā)明的軸承用鋼球機(jī)械加工前材料需要熱處理，其工藝規(guī)程:
(I)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?380°C時，取出材料在空氣中冷卻。
[0009](2)退火處理:材料在爐中加熱到溫度為735?740°C時，保溫4.5h，隨爐降溫冷卻。硬度范圍為210?240HB。
[0010]2.軸承用鋼球機(jī)械加工后半成品熱處理，淬回火工藝規(guī)程:
Cl)淬火處理:工件在爐中加熱到溫度為875?880°C時，保溫30?35min，然后將工件在(2)回火處理:工件在爐中加熱到溫度為230?240°C時，保溫4.5h，回火后硬度為57HRC。
[0011]3.加工的軸承用鋼球7/8u(0 22.23mm)的三組壓碎載荷值為598、595、615KN。
【主權(quán)項】
1.一種強(qiáng)韌性、抗沖擊軸承用鋼球的熱處理技術(shù)，其特征在于: 1)軸承用鋼球機(jī)械加工前材料需要熱處理，其工藝規(guī)程: ①正火處理:材料在爐中加熱到溫度為860?880°C時，保溫30?40min;然后將材料在油中冷卻至表面溫度為300?400°C時，取出材料在空氣中冷卻； ②退火處理:材料在爐中加熱到溫度為730?740°C時，保溫4?5h，隨爐降溫冷卻； 2)軸承用鋼球機(jī)械加工后半成品熱處理，淬回火工藝規(guī)程: ①淬火處理:工件在爐中加熱到溫度為870?880°C時，保溫25?35min，然后將工件在60?80°C的快速淬火油中淬火； ②回火處理:工件在爐中加熱到溫度為220?240°C時，保溫4?5h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種強(qiáng)韌性、抗沖擊軸承用鋼球的熱處理技術(shù)。軸承用鋼球機(jī)械加工前材料熱處理工藝規(guī)程：一是正火處理：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；二是退火處理：材料在爐中加熱到溫度為730～740℃時，保溫4～5h，隨爐降溫冷卻。軸承用鋼球機(jī)械加工后半成品熱處理，淬回火工藝規(guī)程：一是淬火處理：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；二是回火處理：工件在爐中加熱到溫度為220～240℃時，保溫4～5h。本發(fā)明可使鋼球獲得最佳的強(qiáng)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。
【IPC分類】C21D1-26, C21D1-28, C21D9-36, C22C38-46, C21D1-18
【公開號】CN104651596
【申請?zhí)枴緾N201310579529
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】陳麗
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月19日