轴承整体热处理流程和技术要求

Question

如题所述

Answer 1

　　轴承钢热处理工艺包括正火、退火等预先热处理和最终热处理两个主要环节。GCr15钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。GCr15轴承钢热处理后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。

　　（1）预先热处理

　　①正火：铬轴承钢正火工艺，工件透热后保温40~60min，冷却需要较快，正火之后立即转为球化退火。

　　②球化退火：GCr15铬轴承钢常采用等温球化退火工艺，790℃被认为是最佳的球化加热温度。退火前需加热到900~920℃，保温2/3~1h后正火。

　　保温时间随工件大小、加热炉的均匀性、装炉方法及装炉量、退火前的原始组织均匀性而定。

　　低温球化退火主要适用于冷冲球、冷挤压套圈的再结晶退火。

　　普通球化退火、等温球化退火主要适用于锻造套圈、热冲球以及横锻球的退火。铬轴承钢球化退火工艺。

　　（2）最终热处理

　　①轴承零件：一般采用淬火和低温回火，其目的是提高钢的强度、硬度、耐磨性与抗疲劳性能。GCr15钢淬火温度在820~860℃，油淬临界直径为25mm。一般采用油冷淬火。加热保温时间比合金工具钢长，盐浴加热系数取值0.8~1.5min/mm。空气炉加热系数1.5~2min/mm。

　　160℃±10℃的低温回火，回火时间一般为2~4h。

　　精密轴承零件为稳定尺寸，淬火后应进行-60~80℃冷处理，保温时间为2~4h，冷处理后零件恢复到室温，在4h内进行回火，以防止零件开裂。

　　低温回火时未能完全消除的残留应力在磨削加工后会重新分布。这两种应力会导致零件尺寸发生变化，甚至会产生龟裂。为此，应再进行一次补充回火，回火温度为120~160℃，保温5~10h或更长。

　　②工模具GCr15热处理：由于此钢容易产生白点缺陷，大型工模具热处理容易开裂，采用缓慢加热或690℃长时间（大于5h）分段等温可以降低开裂概率，奥氏体化温度选择810℃±10℃，保温系数a=1.6~0.9min/mm。大于60mm直径的工件需要水油双液淬火。

Answer 2

热处理发展历程 ：(1)清洁热处理 热处理生产形成的废水、废气、废盐、粉尘、噪声及电磁辐射等均会对环境造成污染。解决热处理的环境污染问题，实行清洁热处理(或称绿色环保热处理)是发达国家热处理技术发展的方向之一。为减少SO2、CO、CO2、粉尘及煤渣的排放，已基本杜绝使用煤作燃料，重油的使用量也越来越少，改用轻油的居多，天然气仍然是最理想的燃料。 燃烧炉的废热利用已达到很高的程度，燃烧器结构的优化和空-燃比的严格控制保证了合理燃烧的前提下，使NOX和CO降低到最低限度；使用气体渗碳、碳氮共渗及真空热处理技术替代盐浴处理以减少废盐及含CN-有毒物对水源的污染；采用水溶性合成淬火油代替部分淬火油，采用生物可降解植物油代替部分矿物油以减少油污染。 (2)精密热处理 精密热处理有两方面的含义：一方面是根据零件的使用要求、材料、结构尺寸，利用物理冶金知识及先进的计算机模拟和检测技术，优化工艺参数，达到所需的性能或最大限度地发挥材料的潜力；另一方面是充分保证优化工艺的稳定性，实现产品质量分散度很小(或为零)及热处理畸变为零。 (3)节能热处理 科学的生产和能源管理是能源有效利用的最有潜力的因素，建立专业热处理厂以保证满负荷生产、充分发挥设备能力是科学管理的选择。在热处理能源结构方面，优先选择一次能源；充分利用废热、余热；采用耗能低、周期短的工艺代替周期长、耗能大的工艺等。 (4)少无氧化热处理 由采用保护气氛加热替代氧化气氛加热到精确控制碳势、氮势的可控气氛加热，热处理后零件的性能得到提高，热处理缺陷如脱碳、裂纹等大大减少，热处理后的精加工留量减少，提高了材料的利用率和机加工效率。真空加热气淬、真空或低压渗碳、渗氮、氮碳共渗及渗硼等可明显改善质量、减少畸变、提高寿命。 热处理技术应用效果： (1)扩大了GCr15钢应用范围，一般地GCr15钢M淬火时套圈有效壁厚在12mm以下，但BL淬火时由于硝盐冷却能力强，若采用搅拌、串动、加水等措施，套圈有效壁厚可扩大至28mm左右。 (2)硬度稳定、均匀性好 由于BL转变是一个缓慢过程，一般GCr15钢需4h，GCr18Mo钢需5h，套圈在硝盐中长时间等温，表面心部组织转变几乎同时进行，因此硬度稳定、均匀性好，一般GCr15钢BL淬火后硬度在59~61HRC,均匀性≤1HRC，不象淬火时套圈壁厚稍大一些就出现硬度低、软点、均匀性差等问题。 (3)减少淬火、磨削裂纹 在铁路、轧机轴承生产中，由于套圈尺寸大、重量重，油淬火时M组织脆性大，为使淬火后获得高硬度常采取强冷却措施，结果导致淬火微裂纹；而BL淬火时，由于BL组织比M组织韧性好得多，同时表面形成高达-400~-500MPa的压应力，极大地减小了淬火裂纹倾向；在磨加工时表面压应力抵消了部分磨削应力，使整体应力水平下降，大大减少了磨削裂纹。 (4)轴承使用寿命提高 对于承受大冲击载荷的铁路、轧机轴承等，经M淬火后使用时主要失效形式为：装配时内套开裂，使用过程中受冲击外圈挡边掉块、内圈碎裂，而等温淬火轴承由于冲击韧性好、表面压应力，无论装配时内套开裂，还是使用过程中外套挡边掉块、内套碎裂倾向性大大减小，且可降低滚子的边缘应力集中。因此，经等温淬火后比M淬火后平均寿命及可靠性提高。 参考资料：www.gokoyo.com轴承基础知识

Answer 3

NSK轴承零件经热处理流程后常见的质量缺陷有：淬火显微组织过热、欠热、淬火裂纹、硬度不够、热处理变形、表面脱碳、软点等。

1.过热

从FAG轴承整体零件粗糙口上可观察到淬火后的显微组织过热。但要确切判断其过热的程度必须观察显微组织。若在GCr15钢的淬火组织中出现粗针状马氏体，则为淬火过热组织。形成原因可能是淬火加热温度过高或加热保温时间太长造成的全面过热；也可能是因原始组织带状碳化物严重，在两带之间的低碳区形成局部马氏体针状粗大，造成的局部过热。过热组织中残留奥氏体增多，尺寸稳定性下降。由于淬火组织过热，钢的晶体粗大，会导致零件的韧性下降，抗冲击性能降低，轴承的寿命也降低。过热严重甚至会造成淬火裂纹。

2.欠热

淬火温度偏低或冷却不良则会在显微组织中产生超过标准规定的托氏体组织，称为欠热组织，它使硬度下降，耐磨性急剧降低，影响NTN轴承寿命。

3.淬火裂纹

SKF轴承零件在淬火冷却过程中因内应力所形成的裂纹称淬火裂纹。造成这种裂纹的原因有：由于淬火加热温度过高或冷却太急，热应力和金属质量体积变化时的组织应力大于钢材的抗断裂强度；工作表面的原有缺陷（如表面微细裂纹或划痕）或是钢材内部缺陷（如夹渣、严重的非金属夹杂物、白点、缩孔残余等）在淬火时形成应力集中；严重的表面脱碳和碳化物偏析；零件淬火后回火不足或未及时回火；前面工序造成的冷冲应力过大、锻造折叠、深的车削刀痕、油沟尖锐棱角等技术要求。总之，造成淬火裂纹的原因可能是上述因素的一种或多种，内应力的存在是形成淬火裂纹的主要原因。淬火裂纹深而细长，断口平直，破断面无氧化色。它在轴承套圈上往往是纵向的平直裂纹或环形开裂；在轴承钢球上的形状有S形、T形或环型。淬火裂纹的组织特征是裂纹两侧无脱碳现象，明显区别与锻造裂纹和材料裂纹。

4.热处理变形

NACHI轴承零件在热处理时，存在有热应力和组织应力，这种内应力能相互叠加或部分抵消，是复杂多变的，因为它能随着加热温度、加热速度、冷却方式、冷却速度、零件形状和大小的变化而变化，所以热处理变形是难免的。认识和掌握它的变化规律可以使轴承零件的变形（如套圈的椭圆、尺寸涨大等）置于可控的范围，有利于生产的进行。当然在热处理过程中的机械碰撞也会使零件产生变形，但这种变形是可以用改进操作加以减少和避免的。

5.表面脱碳

INA轴承零件在热处理过程中，如果是在氧化性介质中加热，表面会发生氧化作用使零件表面碳的质量分数减少，造成表面脱碳。表面脱碳层的深度超过最后加工的留量就会使零件报废。表面脱碳层深度的测定在金相检验中可用金相法和显微硬度法。以表面层显微硬度分布曲线测量法为准，可做仲裁判据。

6.软点

由于加热不足，冷却不良，淬火操作不当等原因造成的IKO轴承零件表面局部硬度不够的现象称为淬火软点。它象表面脱碳一样可以造成表面耐磨性和疲劳强度的严重下降。本文地址： http://www.nskfag.org/news/201105_36734.html本回答被网友采纳

Answer 4

轴承零件经热处理流程后常见的质量缺陷有：淬火显微组织过热、欠热、淬火裂纹、硬度不够、热处理变形、表面脱碳、软点等。
1.过热
从FAG轴承整体零件粗糙口上可观察到淬火后的显微组织过热。但要确切判定其过热的程度必须观察显微组织。若在GCr15钢的淬火组织中出现粗针状马氏体，则为淬火过热组织。形成原因可能是淬火加热温度过高或加热保温时间太长造成的全面过热；也可能是因原始组织带状碳化物严重，在两带之间的低碳区形成局部马氏体针状粗大，造成的局部过热。过热组织中残留奥氏体增多，尺寸稳定性下降。由于淬火组织过热，钢的晶体粗大，会导致零件的韧性下降，抗冲击性能降低，轴承的寿命也降低。过热严重甚至会造成淬火裂纹。
2.欠热
淬火温度偏低或冷却不良则会在显微组织中产生超过标准规定的托氏体组织，称为欠热组织，它使硬度下降，耐磨性急剧降低，影响NTN轴承寿命。
3.淬火裂纹
SKF轴承零件在淬火冷却过程中因内应力所形成的裂纹称淬火裂纹。造成这种裂纹的原因有：由于淬火加热温度过高或冷却太急，热应力和金属质量体积变化时的组织应力大于钢材的抗断裂强度；工作表面的原有缺陷