轴承钢热处理工艺及其发展

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轴承钢的热处理

轴承钢的预热和最终热处理的主要工艺是热处理工艺。 GCr15钢是使用最广泛的轴承钢,高碳铬轴承钢,合金含量少,性能好。 GCr15轴承钢在热处理后具有高且均匀的硬度,良好的耐磨性和较高的接触疲劳性能。

1)预热处理包括正火和球化退火两个步骤

1正火:高碳铬轴承钢的正火工艺将工件进行渗碳然后加热4060min时,需要更快的冷却,正火后立即将其转换为球化退火。

2球化退火:GCr15铬轴承钢经常进行等温球化退火工艺,并且790°C被认为是最佳的球化加热温度。需要在退火之前将其加热到900-920°C,并在2/31h之后进行归一化。保持时间取决于工件的尺寸,炉子的均匀性,炉子的装料方法和炉子的装料量以及退火前的原始组织均匀性。低温球化退火主要适用于冷喷和冷挤压套圈的重结晶退火。普通球化退火和等温球化退火主要用于锻造套圈,热风球和横向锻造球的退火。铬轴承钢的球化退火工艺。

2)最终热处理

1轴承零件:通常使用淬火和低温回火,目的是提高钢的强度,硬度,耐磨性和耐疲劳性。 GCr15钢的淬火温度为820-860°C,油淬火的临界直径为25 mm。通常使用油淬。加热和保持时间长于合金工具钢,并且盐浴的加热系数为0.8至1.5 min/mm。空气炉的加热系数为1.5至2 min/mm。低温回火温度为160°C±10°C,回火时间一般为24h。精密轴承零件尺寸稳定。淬火后,应将其在-60至80°C下冷却2至4小时。经过冷处理后,零件将恢复到室温并在4小时内回火以防止零件破裂。在低温回火过程中不能完全消除的残余应力会在研磨后重新分配。这两个应力会导致零件尺寸变化甚至出现裂纹。为此,应再次进行补充回火,回火温度为120-160°C,保温时间为5-10 h或更长时间。

2模具GCr15热处理:由于钢易于出现白点缺陷,因此大型模具的热处理容易开裂。缓慢加热或690℃长时间(大于5h)分段等温可降低开裂几率,奥氏体化温度选择810℃±10℃,绝缘系数a = 1.60.9min/mm。直径大于60毫米的工件需要水油两液淬火。

轴承钢热处理工艺的发展

轴承钢的质量可以通过纯度(即,钢中夹杂物的含量,轴承钢的均匀性和钢的表面质量,包括尺寸精度和表面裂纹)来区分。纯度和均匀性问题主要在冶炼阶段解决,钢的表面质量与热处理工艺密切相关。热处理是达到各种轴承性能和寿命要求的最重要的过程。轴承零件的热处理质量直接影响后续加工的质量,并最终影响轴承产品的精度和寿命。长期以来,轴承热处理采用马氏体淬火和回火工艺。然而,近年来,国内外高碳铬轴承钢的渗碳或碳氮共渗,离子注入,低温离子渗透,感应加热表面淬火和表面涂层等新的热处理技术也得到了开发和应用。

连续球化退火

轴承的热处理分为两个步骤,预处理是球化退火,最终处理是淬火和低温回火。在改善球化退火的质量,获得细小,均匀的球状碳化物,缩短退火时间或取消球化退火工艺方面取得了新进展。即,线材生产使用两次改进的组织退火,在拉伸后将达到720°C。将730°C的重结晶退火更改为760°C的改进的组织退火。这样,可以得到硬度低,球化性好,无网状碳化物的组织,该工艺的关键是保证中间拉深率≥14%。此过程可以将热处理炉的效率提高25%到30%。连续球化退火热处理技术是轴承钢热处理的发展方向。

贝氏体回火

高碳铬轴承钢由下贝氏体淬火,其结构由下贝氏体,马氏体和残余碳化物组成。高碳铬轴承钢的较低贝氏体组织可以增加钢的比例极限,屈服强度,弯曲强度和截面收缩率,并且具有比淬火马氏体组织更高的冲击韧性,断裂韧性和尺寸。稳定性,表面应力状态是压应力。这种轴承钢适用于装配干扰大且使用条件差的轴承,例如铁路,轧机,起重机和承受较大冲击载荷的其他轴承,矿山运输机械或润滑条件差的矿山处理系统,以及煤矿用轴承。高碳铬轴承钢贝氏体奥氏体回火工艺已成功应用于铁路和轧机轴承,并取得了良好的效果。

高碳铬轴承钢的渗碳或碳氮共渗

一般高碳铬轴承钢整体硬化,淬火后的残余应力为表面拉应力状态,容易引起淬火裂纹,降低轴承性能。通过渗碳,氮化或碳氮共渗,增加了表层的碳和氮含量,降低了表层的Ms点,并且在淬火过程中转变了表层以形成表面压缩应力,从而改善了磨损阻力和滚动接触疲劳性能。

离子注入过程

离子注入已用于材料的表面改性近20年。它可以改善基材的摩擦,磨损,腐蚀和其他化学性能。这是一种非常实用的材料表面改性新技术。国外对此技术进行了深入研究,并开始将其应用于生产。结果表明,注入铬离子可以显着提高M50钢的耐蚀性,并且还提高了接触疲劳强度。此外,硼离子还用于改善仪器轴承的耐磨性。 Ti的表面被注入轴承钢中。 Ti-C-Fe非晶质表面的形成显着提高了耐腐蚀性。

低温离子硫化工艺

低温离子硫化工艺是一种表面改性技术,出现于1980年代后期。基本原理类似于离子渗氮。在一定真空度下,含硫气体被高压直流电离,所产生的硫离子轰击工件表面,并与工件表面的铁反应形成约20毫米的硫化物层。厚度10μm,主要由FeS组成。硫化物是一种良好的固体润滑剂,有效降低了钢接触面的摩擦系数,并且随着载荷的增加摩擦系数进一步降低,因此可以大大提高轴承在重载荷下的耐磨性,轴承的寿命可以提高。周围的时代。

感应加热表面淬火工艺

感应加热表面淬火的主要应用分为两类:一是铁路轴承的表面感应加热淬火,新材料IIIX4钢制成的套圈经过感应加热和淬火后硬化,耐磨马氏体。结构,核心是韧性和硬质合金,表面承受高达500MPa的压应力,使用寿命是IIIX15Cr轴承的1倍,并且完全消除了使用套圈时突然脆性断裂的现象。提高轴承的可靠性,性能类似于低碳钢的渗碳淬火,但成本大大低于后者;感应加热表面淬火的另一个应用是超大型轴承的热处理,可减少大型轴承套圈的淬火变形和硬度,同时节省设备投资。

激光高能束表面热处理

激光高能束表面热处理是近年来开发的一种新的热处理方法。 0.252.0mm的硬化层可通过激光加热获得。与其他表面硬化方法相比,它对硬化层具有精确的深度和位置控制,而不会变形。等等。对高碳铬轴承钢零件进行表面激光硬化处理后,硬化层的马氏体非常细,碳化物分布更均匀,残留奥氏体非常小,其硬度和耐滑动磨损性比一般淬火和回火。另外,激光和其他高能束也可以用作表面涂层过程的热源,可以一次完成表面淬火和涂层过程,特别是近年来纳米技术的发展。这种复合工艺将对精密轴承零件进行表面处理。广阔的应用前景。

表面涂层工艺

表面涂层技术包括物理气相沉积(PVD),化学气相沉积(CVD),射频溅射(RF),等离子喷涂(PSC)和化学镀。与CVD相比,PVD在加工过程中具有较低的温度,并且电镀后无需进行热处理。广泛用于轴承零件的表面处理。通过PVD,CVD或RF对100Cr6和440C等钢制轴承零件进行TiC,TiN,TiAlN等的覆盖后,可以提高轴承零件的耐磨性和接触疲劳强度,并且可以提高表面摩擦系数。减少。

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