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原文传递汽车圆锥滚子轴承套圈近净冷轧-复相热处理组织性能研究

论文题名：	汽车圆锥滚子轴承套圈近净冷轧-复相热处理组织性能研究
关键词：	汽车变速器;圆锥滚子轴承套圈;近净冷轧成形;复相热处理;微观组织;冲击韧性;耐磨性能
摘要：	圆锥滚子轴承是汽车变速器回转支承关键基础零部件，主要用于保障汽车变速器动力高效、平顺输出。具有非对称锥形截面的套圈是圆锥滚子轴承的主要承载构件，其组织性能直接决定了轴承的服役性能和使用寿命。目前，圆锥滚子轴承套圈普遍采用热锻-马氏体淬回火热处理制造工艺，该制造工艺机械加工余量大、晶粒组织粗大，组织性能难以保证，无法满足新一代汽车变速器圆锥滚子轴承高性能制造需求，因此迫切需要发展圆锥滚子轴承套圈制造新思路新方法，为圆锥滚子轴承高性能制造提供科学依据和技术支撑。　　本文提出圆锥滚子轴承套圈近净冷轧-复相热处理协同制造新思路，研究圆锥滚子轴承套圈冷轧成形工艺设计与优化方法，探究冷轧成形-复相热处理组织性能演化规律，实现冷轧-复相热处理高性能圆锥滚子轴承套圈组织性能优化。本文主要研究内容如下：　　（1）研究了圆锥滚子轴承套圈冷轧过程中几何形状和位姿演化规律，确定了影响冷轧成形过程的关键因素为环坯轴向体积分配，建立了环坯轴向体积分配与圆锥滚子轴承套圈冷轧几何形状和位姿的关联关系，提出了圆锥滚子轴承套圈冷轧工艺优化方法。在此基础上，开展了圆锥滚子轴承套圈冷轧成形工艺实验，验证了上述工艺优化方法的有效性。　　（2）开展了圆锥滚子轴承套圈冷轧-马氏体淬回火热处理工艺研究，揭示了不同奥氏体化工艺参数下冷轧变形对马氏体淬回火组织性能影响机理，确定了优化的奥氏体等温时间。研究结果表明，相比于热锻-马氏体淬回火工艺，冷轧-马氏体淬回火工艺处理圆锥滚子轴承套圈冲击韧性提高了24.6%，磨损量降低了8.1%，硬度提高了0.9HRC。　　（3）为进一步提高冲击韧性和耐磨性，提出了圆锥滚子轴承套圈冷轧-等温淬回火复相热处理协同制造新工艺，揭示了不同等温淬回火工艺参数下冷轧变形对等温淬回火复相组织性能影响机理，确定了优化的等温淬回火复相组织及其对应的工艺参数。研究结果表明：相比于热锻-马氏体淬回火工艺，冷轧-等温淬回火复相热处理工艺处理圆锥滚子轴承套圈冲击功提高了110.6%，磨损量降低了33.7%，硬度降低了0.3HRC，但硬度仍在60HRC以上，满足轴承使用要求。　　（4）在冷轧-等温淬回火复相热处理的基础上引入预淬火马氏体可以进一步提高圆锥滚子轴承套圈的冲击韧性和耐磨性，因此提出了圆锥滚子轴承套圈冷轧-预淬火-等温淬回火复相热处理协同制造新工艺，揭示了不同预淬火与等温淬回火工艺参数下冷轧变形对预淬火-等温淬回火复相组织性能影响机理，确定了优化的预淬火-等温淬回火复相组织及其对应的工艺参数。研究结果表明：相比于热锻-马氏体淬回火工艺，冷轧-预淬火-等温淬回火复相热处理工艺处理圆锥滚子轴承套圈冲击功提高了175.4%，磨损量降低了39.6%，硬度降低了0.9HRC，但硬度仍在60HRC以上，满足轴承使用要求。
作者：	路博涵
专业：	车辆工程
导师：	华林
授予学位：	博士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2021