本發(fā)明涉及回轉支承表面處理領域，特別是涉及一種回轉支承表面耐疲勞處理工藝。

背景技術：

回轉支承行業(yè)在我國已經(jīng)經(jīng)歷了30余年的發(fā)展，自1984年首次發(fā)布的JB2300-84《回轉支承形式、基本參數(shù)和技術要求》標準，以及在 1999 年修訂的 JB/T2300-1999《回轉支承》標準，現(xiàn)我國已是具備了完善的回轉支承設計、制造和測試的綜合開發(fā)能力。同時不

同的行業(yè)對回轉支承頁提出了自己的標準，如風力發(fā)電、建筑機械、軸承行業(yè)等，本發(fā)明中的回轉支承用于沙漠中的大型機械，其使用環(huán)境更加的惡劣，而現(xiàn)有的回轉支承表面處理工藝達不到其使用需求。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種回轉支承表面耐疲勞處理工藝，通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種回轉支承表面耐疲勞處理工藝，包括以下步驟：

1）清洗

在水基清洗劑的作用下，采用超聲清洗8-10s；所述水基清洗劑按質(zhì)量百分比計由以下成分制成：五水偏硅酸鈉11.3%、烏洛托品1.5%、乙醇25%、甘油單硬脂酸酯2.2%、2-羥基乙胺1.4%、薄荷油0.3%，其余為去離子水；

2）一次預熱

將回轉支承先置于真空度為0 .07-0.08MPa下，并將溫度調(diào)整為-15℃到-18℃，過25后，將回轉支承放入溫度為275-280℃下保溫處理1-2h；

3）一次鹽浴氮化

將預熱后的回轉支承置于415±5℃的鹽浴中，處理115-130min；

一次鹽浴氮化采用的氮化鹽按質(zhì)量百分比計，配方組成為：尿素50-55%、NaCN 1.5-2%、YCl₃·6H₂O 0.01-0.012%、KCNO 10-20%、NaCNO 18-22%、NaCl 10-12%；

4）清洗

空氣下冷卻至60-80℃，采用50-55℃熱水清洗15min；

5)一次滲碳處理

將回轉支承置于溫度為920～930℃、碳勢為1.1％～1.15％的滲碳介質(zhì)中保溫1-1.5小時后，自然冷卻至室溫；所述滲碳介質(zhì)按重量份計由以下成分制成：異丙醇50、正丁醇10、硼砂1、煤油1；

6）二次預熱

將回轉支承置于溫度為325-350℃中，并向其表面噴灑碳酸鈉飽和溶液，噴灑20s，保持恒溫40min；

7）拋光；

在空氣下冷卻，機械拋光；

8）一次鹽浴氧化

將回轉支承置于550±8℃的鹽浴中，處理155min；鹽浴氧化采用的氧化鹽按質(zhì)量百分比計，配方組成為：KNO₃15-27%、NaNO₃20-22%、NaCl 22-24%、NaNO₂ 25-30%、硼砂2-3%；

9）二次滲碳處理

將回轉支承置于溫度為900～915℃、碳勢為1.2％～1.25％的滲碳介質(zhì)中保溫35min后，自然冷卻至室溫；所述滲碳介質(zhì)按重量份計由以下成分制成：異丙醇42、醋1、正丁醇10、煤油2；所述醋為白醋；

10）二次鹽浴氧化

將回轉支承置于530±8℃的鹽浴中，處理120min；鹽浴氧化采用的氧化鹽按質(zhì)量百分比計，配方組成為：KNO₃ 20-25%、NaNO₃ 25-30%、NaCl 18-25%、NaNO₂ 15-28%、YCl ₃·6H₂O 0.01-0.015%；

11）漂洗

將氧化后的回轉支承用熱水漂洗，然后先采用質(zhì)量濃度為30-40%的乙醇溶液清洗10min，再用清水清洗10min，表面擦干，浸油。

進一步地，所述步驟3）中一次鹽浴氮化采用的氮化鹽按質(zhì)量百分比計，配方組成為：尿素51.243%、NaCN 1.5%、YCl₃·6H₂O 0.012%、KCNO 18.322%、NaCNO 18.923%、NaCl 10%。

進一步地，所述步驟8）一次鹽浴氧化采用的氧化鹽按質(zhì)量百分比計，配方組成為：KNO₃ 25%、NaNO₃ 21%、NaCl 24%、NaNO₂ 28%、硼砂2%。

進一步地，所述步驟10）二次鹽浴氧化采用的氧化鹽按質(zhì)量百分比計，配方組成為：KNO₃ 24.223%、NaNO₃ 27.442%、NaCl 25%、NaNO₂ 23.323%、YCl ₃·6H₂O 0.012%。

本發(fā)明經(jīng)過大量的實驗研究，對回轉支承的表面處理工藝進行大量的優(yōu)化，強化滲層，從而對回轉支承表面滲層成分、組織、性能進行了極大的改善，提高回轉支承的表面耐磨性和耐鹽性，提高了回轉支承的使用壽命。通過硼原子的擴散激活能，從而對稀土元素、氮元素、碳元素在回轉支承表面形成更加優(yōu)異的滲層，以提高回轉支承表面的耐鹽性,抗高溫氧化性，通過本發(fā)明先進行鹽浴氮化再進行交叉滲碳和鹽浴氧化處理，回轉支承覆層表面的顯微硬度最高、覆層厚度均勻、分布均勻,致密、完整，覆層與基體材料的結合能力較強，能夠更進一步提高耐鹽腐蝕性和耐應力腐蝕破裂性。

本發(fā)明處理工藝在清洗和一次滲碳處理步驟后面采用了一次預熱和二次預熱處理，配合其它處理工序的作用，在回轉支承表面引入和產(chǎn)生了很高的壓應力，從而大大的提高了其抗疲勞強度，經(jīng)過試驗證明相較于常規(guī)處理可提高抗疲勞強度10-12倍，回轉支承斷裂和撕裂的現(xiàn)象得到極大的降低，并且回轉支承內(nèi)部結構與表面結構發(fā)生轉化與結合，回轉支承的抗折強度、拉伸性能和韌性都得到了極大的改善。

本發(fā)明采用的滲碳處理工序，滲碳速度可提高35.5％，同時滲層的硬度和耐磨性都有明顯提高，在滲碳過程中，本發(fā)明配制的滲碳介質(zhì)對吸收和碳原子的擴散都起到了促進作用。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明處理工藝中通過先進行鹽浴氮化再進行交叉滲碳和鹽浴氧化處理，回轉支承覆層表面的顯微硬度最高、覆層厚度均勻、分布均勻,致密、完整，覆層與基體材料的結合能力較強，能夠更進一步提高耐鹽腐蝕性和耐應力腐蝕破裂性，通過使用本發(fā)明處理過的回轉支承，回轉支承尺寸穩(wěn)定，高溫變形小,表面硬度達HV2500以上,干摩擦系數(shù)降低至0.08～0.1,耐磨性提高了450%,其疲勞壽命是常規(guī)熱處理的10-12倍，綜合性能滿足極其惡劣的環(huán)境使用要求。

具體實施方式

實施例1：一次鹽浴氮化采用的氮化鹽按質(zhì)量百分比計，配方組成為：尿素51.243%、NaCN 1.5%、YCl₃·6H₂O 0.012%、KCNO 18.322%、NaCNO 18.923%、NaCl 10%；

一次鹽浴氧化采用的氧化鹽按質(zhì)量百分比計，配方組成為：KNO₃ 25%、NaNO₃ 21%、NaCl 24%、NaNO₂ 28%、硼砂2%；

二次鹽浴氧化采用的氧化鹽按質(zhì)量百分比計，配方組成為：KNO₃ 24.223%、NaNO₃ 27.442%、NaCl 25%、NaNO₂ 23.323%、YCl ₃·6H₂O 0.012%。

實施例2：一次鹽浴氮化采用的氮化鹽按質(zhì)量百分比計，配方組成為：尿素52.243%、NaCN 1.5%、YCl₃·6H₂O 0.012%、KCNO 14.322%、NaCNO 20.923%、NaCl 11%；

一次鹽浴氧化采用的氧化鹽按質(zhì)量百分比計，配方組成為：KNO₃ 26%、NaNO₃ 20%、NaCl 22%、NaNO₂ 29%、硼砂3%；

二次鹽浴氧化采用的氧化鹽按質(zhì)量百分比計，配方組成為：KNO₃ 22.223%、NaNO₃ 29.442%、NaCl 24%、NaNO₂ 24.321%、YCl ₃·6H₂O 0.014%。

實施例3：一次鹽浴氮化采用的氮化鹽按質(zhì)量百分比計，配方組成為：尿素50.243%、NaCN 1.5%、YCl₃·6H₂O 0.012%、KCNO 16.322%、NaCNO 19.923%、NaCl 12%；

一次鹽浴氧化采用的氧化鹽按質(zhì)量百分比計，配方組成為：KNO₃ 24%、NaNO₃ 22%、NaCl 23%、NaNO₂ 29%、硼砂2%；

二次鹽浴氧化采用的氧化鹽按質(zhì)量百分比計，配方組成為：KNO₃ 23.223%、NaNO₃ 28.442%、NaCl 22%、NaNO₂ 25.322%、YCl ₃·6H₂O 0.013%。

以上實施例采用方法步驟都相同，都是按本發(fā)明中以下步驟進行：1）清洗；2）一次預熱；3)一次鹽浴氮化；4）清洗；5）一次滲碳處理6）二次預熱；7）拋光；8）一次鹽浴氧化9）二次滲碳處理10）二次鹽浴氧化；11）漂洗。

采用電阻爐加熱自約束熱疲勞試驗機進行熱疲勞試驗。熱疲勞試樣裝卡在立方卡具的四個側面，保證每塊試樣的加熱與冷卻位置一致。通過傳動裝置上下垂直運動，從而達到試樣加熱以及冷卻的自動化完成。采用設時自控，熱電偶測量并控制溫度。試樣在室溫25℃至800℃之間進行加熱與冷卻的熱循環(huán)。采用計數(shù)器進行自動計數(shù)。調(diào)整并保持爐溫800℃，水溫20℃（流動自來水）?？焖偌訜嵩嚇?。加熱、冷卻一次作為一個循環(huán)，每次循環(huán)加熱時間為120s，入水冷卻時間為5s，直至預定循環(huán)次數(shù)。對于研究熱疲勞裂紋萌生的試樣，每循環(huán)400次，取下試樣，拋光去除表面氧化膜，測量表面裂紋長度，以0.1mm作為裂紋萌生長度，記下試樣裂紋萌生循環(huán)次數(shù)。觀察并對裂紋的萌生位置照相。對于研究熱疲勞裂紋擴展的試樣，每循環(huán)200次，取下試樣，拋光并觀察。確定裂紋已經(jīng)萌生后，每循環(huán)200次觀察裂紋并對能反映裂紋擴展路徑特征的位置照相。

表1

由表1可以看出，在進行到13000次的時候，常規(guī)處理的回轉支承熱疲勞裂紋在長度、寬度及深度等方面開始擴展，但本發(fā)明處理的回轉支承尚未萌生裂紋；進行到24000次時，常規(guī)處理的回轉支承裂紋變得更加粗大，且常規(guī)處理的回轉支承裂紋的縫隙內(nèi)出現(xiàn)明顯的氧化跡象；但本發(fā)明實施例1處理的回轉支承進行到24000次時，裂紋僅為0.12mm，而且本發(fā)明處理的回轉支承裂紋擴展較為均衡，主裂紋相對其他組織擴展較慢，因此，經(jīng)過本發(fā)明處理的回轉支承耐疲勞性能更加的優(yōu)越。