本發(fā)明屬于軸承制造加工的技術領域，尤其涉及一種精密機床軸承基體的形變熱處理方法。
背景技術：
精密機床是高端制造業(yè)的基礎支撐，在國民經(jīng)濟和國防建設中發(fā)揮著重要的作用。軸承是精密機床的關鍵零部件，其精度直接關系到機床的加工精度及可靠性。目前，以主軸軸承為代表的精密機床軸承是制約我國發(fā)展高端精密機床的關鍵瓶頸，其核心問題是軸承精度保持性。由于精度保持性差，軸承服役過程中精度快速衰減損失，精度壽命短，無法長期穩(wěn)定工作，給機床加工精度及穩(wěn)定性造成了很大影響。
精密機床軸承精度保持性與基體組織穩(wěn)定性有著重要關系。軸承內、外套圈是軸承的基體零件，幾乎決定著軸承的精度、性能和成本。有關研究表明，軸承服役過程中基體亞穩(wěn)態(tài)組織受熱、力作用發(fā)生轉變而引起基體尺寸變化，是造成軸承精度衰減損失的關鍵原因。精密機床軸承基體材料以gcr15等高碳鉻軸承鋼為主，為了使軸承基體獲得高強度、高耐磨性，通常采用馬氏體淬火加低溫回火的熱處理工藝，常規(guī)熱處理后的軸承基體殘余奧氏體含量通常在10％以上，而且穩(wěn)定性差，從而顯著影響到軸承精度保持性。為了克服上述問題，對于精密機床軸承制造，通常在淬火后增加冷處理工藝來減少殘余奧氏體數(shù)量。盡管冷處理會促使部分殘余奧氏體轉變，然而殘余奧氏體受到周圍馬氏體的壓應力作用也逐漸增強，因此并不能完全消除殘余奧氏體，總體效果有限，而且冷處理工藝周期長、能耗大、成本高，不利于節(jié)能和環(huán)保，實施較為困難，實際應用限制較多。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種精密機床軸承基體的形變熱處理方法，通過冷軋塑性成形與熱處理相結合，利用冷塑性變形對殘余奧氏體的遺傳影響，匹配設計冷軋和熱處理參數(shù)，有效控制殘余奧氏體數(shù)量并且提高其穩(wěn)定性，從而提高軸承基體組織穩(wěn)定性。
本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種精密機床軸承基體的形變熱處理方法，其特征在于，它包括如下具體步驟：
1)軸承基體變形狀態(tài)控制冷軋成形：首先采用常規(guī)熱鍛制坯方法制備軸承基體毛坯，然后采用冷軋環(huán)方法對軸承基體毛坯進行冷軋塑性成形，獲得軸承基體鍛件；
2)軸承基體亞穩(wěn)組織狀態(tài)控制熱處理：冷軋成形的軸承基體鍛件經(jīng)車削加工后進行淬火處理，隨后在淬火油中冷卻后保溫，淬火后的軸承基體進行回火處理。
按上述方案，所述步驟1)中的冷軋成形過程中，軸承基體毛坯各部位材料應變?yōu)?.3～0.6，應變速率為0.05/s～0.3/s。
按上述方案，所述步驟2)中淬火采用真空淬火方式，淬火加熱溫度低于軸承基體材料常規(guī)淬火加熱溫度20～40℃，保溫時間根據(jù)軸承基體尺寸控制在10～30min的范圍，淬火冷卻后保溫1～2h。
按上述方案，所述步驟2)中回火處理的回火溫度高于軸承基體材料常規(guī)回火溫度10～30℃，回火時間根據(jù)軸承基體尺寸控制在1～2h的范圍。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明能夠綜合利用冷變形和熱處理的作用來控制殘余奧氏體數(shù)量并提高殘余奧氏體穩(wěn)定性。通過軸承基體變形狀態(tài)控制冷軋成形，一方面，基體材料經(jīng)歷冷軋塑性變形產(chǎn)生的位錯，為奧氏體化階段的形核提供條件，達到細化原奧氏體晶粒的目的，更細的晶粒使殘余奧氏體受到周圍馬氏體更高的彈性應變能，殘余奧氏體趨向于薄膜狀，進而提升了殘余奧氏體的機械穩(wěn)定性；另一方面，通過合理的軋制參數(shù)控制材料的應變和應變速率，一定應變和應變速率范圍下的冷軋塑性變形可以提升滲碳體在奧氏體化階段的溶解能力，促進了回火階段的殘余奧氏體的增碳行為，從而提升殘余奧氏體的熱穩(wěn)定性。通過軸承基體亞穩(wěn)組織狀態(tài)控制熱處理，淬火冷卻后的保溫處理會形成少量等溫馬氏體，促進殘余奧氏體的穩(wěn)定性，而略低的淬火加熱溫度和略高的回火加熱溫度有利于減少淬火后殘余奧氏體含量和提高回火后殘余奧氏體的穩(wěn)定性，從而進一步提高了軸承基體的組織穩(wěn)定性。而且，相比冷處理，本發(fā)明工藝方法都是基于常規(guī)的軸承基體制造工藝方法，易于實施，時間和能源消耗小，不僅保障制造效率和成本，而且有利于環(huán)境保護。
附圖說明
圖1為本發(fā)明一個實施例的工藝流程圖。
具體實施方式
下面對本發(fā)明的具體實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。以某型號精密機床主軸軸承基體為例，提高其組織穩(wěn)定性的形變熱處理方法按如下步驟實施：
(1)軸承基體變形狀態(tài)控制冷軋成形：首先采用常規(guī)熱鍛制坯方法制備軸承基體毛坯，然后在數(shù)控冷軋機上對軸承基體毛坯進行冷軋塑性成形，獲得軸承基體鍛件。冷軋成形過程中，合理選取軋制工藝參數(shù)以控制材料變形狀態(tài)，使基體各部位材料應變范圍為0.35～0.55、應變速率范圍0.1～0.25/s。
(2)軸承基體壓穩(wěn)組織狀態(tài)控制熱處理：冷軋成形的軸承基體鍛件經(jīng)車削加工后進行淬火處理。在真空淬火爐中淬火，軸承基體淬火加熱溫度控制為810℃±10℃，保溫時間為20min，隨后在淬火油中冷卻后保溫2h。將淬火后的軸承基放入200℃的回火爐中進行2h回火處理。
對按上述形變熱處理方法和傳統(tǒng)熱處理方法獲得的精密機床軸承基體殘余奧氏體進行比較，結果如表1所示
表1.本發(fā)明方法與傳統(tǒng)熱處理方法所獲殘余奧氏體相關參數(shù)對比
從上表對比可看出：相比傳統(tǒng)熱處理方法，本發(fā)明形變熱處理方法所獲的殘余奧氏體晶粒度等級提高2級、含量降低約1/4、應變誘導下的轉變量減少約46％、熱驅動下的相變激活能提高約13％，從而說明本發(fā)明方法不僅使軸承基體殘余奧氏體數(shù)量明顯減少，而且有效地提高了殘余奧氏體的機械穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。
本發(fā)明的冷軋和熱處理各參數(shù)(如應用、應變速率、溫度、時間等)的上下限、區(qū)間取值都能實現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實施例。
上述實例僅是對本發(fā)明有效性和可行性的實例論證，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的工作原理所實施例任何具體的簡單變更、等同變化和修飾，均仍屬于本發(fā)明的范圍內。