常規(guī)軸承熱處理工藝

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文章出處：網(wǎng)責(zé)任編輯：作者：人氣：-發(fā)表時間：2014-01-01 08:43:00

1.高碳鉻軸承鋼的退火等溫球化退火

高碳鉻軸承鋼的球化退火是為了獲得鐵素體基體上均勻分布著細、小、勻、圓的碳化物顆粒的組織，為以后的冷加工及最終的淬回火作組織準(zhǔn)備。

傳統(tǒng)的球化退火工藝是在略高于Ac1的溫度（如GCr15為780~810℃）保溫后隨爐緩慢冷卻（25℃/h）至650℃以下出爐空冷。該工藝熱處理時間長（20h以上），且退火后碳化物的顆粒不均勻，影響以后的冷加工及最終的淬回火組織和性能。之后，根據(jù)過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變特點，開發(fā)等溫球化退火工藝：在加熱后快冷至Ar1以下某一溫度范圍內(nèi)（690~720℃）進行等溫，在等溫過程中完成奧氏體向鐵素體和碳化物的轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變完成后可直接出爐空冷。該工藝的優(yōu)點是節(jié)省熱處理時間（整個工藝約12~18h）,處理后的組織中碳化物細小均勻。另一種節(jié)省時間的工藝是重復(fù)球化退火：第一次加熱到810℃后冷卻至650℃，再加熱到790℃后冷卻到650℃出爐空冷。該工藝雖可節(jié)省一定的時間，但工藝操作較繁。

2.高碳鉻軸承鋼的馬氏體淬回火

常規(guī)馬氏體淬回火的組織與性能

組織：馬氏體、殘余奧氏體、未溶（殘留）碳化物組成

馬氏體的組織形態(tài)：在金相顯微鏡下（放大倍數(shù)一般低于1000倍）

馬氏體可分為板條狀馬氏體和片狀馬氏體兩類典型組織，一般淬火后為板條和片狀馬氏體的混合組織

或稱介于二者之間的中間形態(tài)--棗核狀馬氏體--軸承行業(yè)上所謂的隱晶馬氏體、結(jié)晶馬氏體

在高倍電鏡下：其亞結(jié)構(gòu)可分為位錯纏結(jié)和孿晶。其具體的組織形態(tài)主要取決于基體的碳含量

奧氏體溫度越高，原始組織越不穩(wěn)定，則奧氏體基體的碳含量越高，淬后組織中殘余奧氏體越多，片狀馬氏體越多，尺寸越大，亞結(jié)構(gòu)中孿晶的比例越大，且易形成淬火顯微裂紋。

基體碳含量低于0.3%時，馬氏體主要是位錯亞結(jié)構(gòu)為主的板條馬氏體；基體碳含量高于0.6%時，馬氏體是位錯和孿晶混合亞結(jié)構(gòu)的片狀馬氏體；基體碳含量為0.75%時，出現(xiàn)帶有明顯中脊面的大片狀馬氏體，且片狀馬氏體生長時相互撞擊處帶有顯微裂紋。

隨奧氏體化溫度的提高，淬后硬度提高，韌性下降，但奧氏體化溫度過高則因淬后殘余奧氏體過多而導(dǎo)致硬度下降。

常規(guī)馬氏體淬火后的組織中殘余奧氏體的含量一般為6~15%。

殘余奧氏體為軟的亞穩(wěn)定相，在一定的條件下（如回火、自然時效或零件的使用過程中），其失穩(wěn)發(fā)生分解為馬氏體或貝氏體。分解帶來的后果是零件的硬度提高，韌性下降，尺寸發(fā)生變化而影響零件的尺寸精度甚至正常工作。

對尺寸精度要求較高的軸承零件，一般希望殘余奧氏體越少越好，如淬火后進行補充水冷或深冷處理，采用較高溫度的回火等。

殘余奧氏體可提高韌性和裂紋擴展抗力，一定的條件下，工件表層的殘余奧氏體還可降低接觸應(yīng)力集中，提高軸承的接觸疲勞壽命，這種情況下在工藝和材料的成分上采取一定的措施來保留一定量的殘余奧氏體并提高其穩(wěn)定性，如加入奧氏體穩(wěn)定化元素Si、Mn,進行穩(wěn)定化處理等。

常規(guī)馬氏體淬回火工藝

加熱到830~860℃保溫后，在油中進行淬火，低溫回火

GCr15鋼制軸承：150~180℃

GCr15SiMn鋼制軸承件：170~190℃

—50~-78℃的冷處理

馬氏體分級淬火以穩(wěn)定殘余奧氏體獲得高的尺寸穩(wěn)定性和較高的韌性。

馬氏體淬回火的變形及尺寸穩(wěn)定性

零件的形狀與尺寸、原始組織的均勻性、淬火前的粗加工狀態(tài)、淬火時的加熱速度與溫度、工件的擺放方式、入油方式、淬火介質(zhì)的特性與循環(huán)方式、介質(zhì)的溫度等均影響零件的變形。

控制變形的措施：采用旋轉(zhuǎn)淬火、壓模淬火、控制零件的入油方式等

由蒸氣膜階段向沸騰期的轉(zhuǎn)變溫度過高時，大的冷速而產(chǎn)生大的熱應(yīng)力使低屈服點的奧氏體發(fā)生變形而導(dǎo)致零件的畸變。

變形是單個零件或零件之間浸油不均勻造成，尤其是采用新油是更易出現(xiàn)這種情形。

在Ms點的冷卻速度對變形起決定性作用，在Ms點及以下溫度采用低的冷速可減少變形。

由于冷卻方式不同，套圈的直徑將有不同程度的“增大”，且隨介質(zhì)溫度的提高，套圈大小端的直徑增大程度趨于一致，即“喇叭”狀變形減小，同時，套圈的橢圓變形減?。粌?nèi)圈因剛度較大，其變形小于外圈。