滚动轴承的热处理

滚动轴承的热处理目的：提高滚动轴承强度、韧性、耐磨性、抗疲劳强度以及良好的尺寸稳定性。同时通过特殊的热处理是其具有耐腐蚀、耐高温，防磁等特性。常用的热处理方式有：退火（Th），它是将金属加热到所需的温度并经过一定时间的保温，然后再缓慢冷却（一般是随炉冷却），退火可降低金属的硬度和脆性，增加塑性，消除内应力等。正火（Z），它是将金属加热到临界温度以上，并经过一定时间的保温，然后在静止的空气中冷却。正火可以细化晶粒，改善机械性能鱼切削性能。淬火（C）,它是将金属加热到所需温度，保温后放入淬火剂中冷却，是温度骤然降低。淬火可增加金属的硬度，但会降低其塑性。回火，它是将淬火后的金属重新加热到一定的温度然后再用一定的方式进行冷却。根据回火温度的不同回火可分为，高温回火，中温回火以及低温回火。回火的目的是为了消除因淬火产生的内应力，降低硬度和脆性，以获得所需的机械性能。调质，即是所说的淬火加高温回火，这样可以得到所需的强度和韧性。经过调质处理的钢一般叫调质钢，多指中碳钢和中碳合金结构钢。钢中的主要金相组织：奥氏体（A）它是碳溶于γ-Fe中形成的固溶体，具有面心立方结构，溶碳能力较铁素体强，机械性能随含碳量的变化而变化，由于它是固溶体，所以不论含碳多少，塑性都很好，而且无磁性。碳素钢在727°C以上平衡组织中才能看见奥氏体，在有些合金钢中，由于合金元素的作用，在室温下也能得到奥氏体。铁素体（F）它是碳溶于α-Fe中形成的固溶体，具有体心立方结构，溶碳能力极小，所以也叫纯铁体。其性能也与纯铁极为相似，即强度、硬度很低，塑性韧性很高，在768°C一下又磁性。渗碳体（Fe3C）,铁与碳形成的化合物，含碳高达6.69%，晶格结构很复杂，其硬度大脆性大，强度低塑性几乎为零。珠光体（P）,它是又铁素体和渗碳体所组成的机械混合物，含碳量0.77%，其中铁素体和渗碳体的比例大致为7：1，性能位于两者之间。马氏体（M）,钢在加热后，将高温奥氏体用大于临界冷却速度进行冷却时得到的淬火组织。贝氏体（B）,钢在加热后，将高温奥氏体放入500°C与马氏体开始转变之间一定温度进行等温转变，该转变组织叫贝氏体。贝氏体是由含过饱和碳的铁素体鱼渗碳体组成的两相混合物。由于转变的温度较低，碳原子扩散能力较弱，只能形成断续的片状渗碳体，所以它不仅又较高的硬度和耐磨性，而且还有一定的塑性和韧性。一、铬钢轴承的热处理1、常用材料：GCr15、GCr15SiMn工艺：预备热处理：1.1退火a、球化退火（得到均匀分布的细粒状珠光体，为淬火提供良好的组织准备）GCr15退火温度780~810℃时间3到6小时，等温温度680到720度等温时间4到5小时然后在炉冷到650度在出炉空冷。GCr15SiMn退火温度780到800度时间3到6小时，在680到720度下等温4到6小时，然后炉冷到650度出炉空冷。b、去应力退火（消除因机加工和冷冲压在零件中形成的残余应力）去应力退火温度550到650度，时间3到5小时。c、再结晶退火（消除冷加工中产生的冷作硬化，使破碎了的尽力再结晶）一般GCr15的再结晶温度为670到700度，GCr15SiMn为650到700度，时间一般2到8小时。在退火中常见的问题：我们经常需要查看的是其脱碳层（不超过车削余量的2/3）,显微组织，以及处理后的硬度。此时常见的问题表现在脱碳层超过了规定的深度，这一点是国产轴承长出现裂纹的一大原因。在退火珠光体的形态上存在的缺陷表现在并非是均匀的球化组织，而是出现了点状加部分片状的珠光体，出现这种状况的原因在于温度不够及所谓的欠热。具体原因表现为加热温度低或保温时间不够，原材料组织不均匀，冷却速速过快。此时我们可以采用进行二次退火来补救。其次可能出现粒状珠光体加部分粗片状珠光体组织，这样的组织一般出现在所谓的过热。主要原因是加热温度过高，原材料不均匀，保温时间过长。我们可以进行快速退火或正常退火处理来补救。还可能出现粗大的碳化物组织，出现这样的状况原因在于退火温度偏高冷却速度过慢，原材料中存在不均匀碳化物组织。可以采取先正火再退火。在硬度上可能存在太硬或太软情况，太硬在于欠热有片状珠光体残余，冷速太快产生密集点状珠光体。太软在于组织过热冷却过慢。1.2正火a、消除和减少粗大网状碳化物GCr15正火温度930到950度保温0.8到1小时，GCr15SiMn正火温度890到920度保温0.8到1小时。b、消除粗片状珠光体，改善锻造后的晶粒度，GCr15正火温度900到920度保温0.8到1小时，GCr15SiMn正火温度870到890度保温0.8到1小时。c、细化组织和增加同一批零件退火组织的均匀性，GCr15正火温度860到900度保温0.8到1小时，GCr15SiMn正火温度840到860度保温0.8到1小时。1.3双细化处理（碳化物细化和晶粒细化）一般退火细化晶粒，正火细化碳化物。具体工艺：a、锻造余热淬火后高温回火。将锻件余热沸水淬火后加热到735度回火3到4小时。可获得均匀的点状珠光体和细粒状珠光体。硬度达布氏207到230.b、锻造余热淬火后加速等温退火。将锻造余热沸水淬火的锻件加热到渗碳体Ac1点约770度的温度保温1小时，然后在725度等温1小时。得到的组织细小粒状和点状珠光体，硬度布氏硬度187到207.c、高温固溶等温淬火加高温回火。工艺：最终热处理1.1淬火在淬火的过程中应使加热的温度满足奥氏体中含有适量的碳并能溶入大量的铬、锰、钼等合金元素，却不产生晶粒长大及出现过热组织。温度一般在830到860度内。加热时间：火的加热时间包括升温、均热和保温加温时间一般等于升温时间减升温时间与均保温时间和的0.3到0.5倍淬火介质：低温油30到80度热油130到170度，水溶液20到40度。淬火问题：1、过热针状马氏体组织，出现这种问题原因在于淬火温度过高或是在较高的温度下保温时间过长，其次是退火组织中碳化物大小分布不均匀。2、6到7级的托氏体组织，出现这种问题的原因淬火温度偏低或淬火温度正常是保温时间不足，其次是冷却太慢，原材料碳化物不均匀性严重和退火组织不均匀。3、局部针状马氏体同时还存在块状片状和条状马氏体。出现这种问题的原因在于退火组织极不均匀，又细片状珠光体组织未被球化。其次是退火温度偏高保温时间过长，原材料碳化物带状严重。4、硬度偏低，原因在于淬火保温时间太短温度偏低，表面脱碳严重。8、出现欠热断口和过热断口，造成这种问题原因主要是因为淬火的温度没有把握好，主要的原因在于温度偏低或是偏高。