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軸承熱處理方法一
發布時間：2010/9/1
軸承熱處理方法一
熱處理質量好壞直接關系著后續的加工質量以致最終影響零件的使用性能及壽命，同時熱處理又是機械行業的能源消耗大戶和污染大戶。近年來，隨著科學技術的進步及其在熱處理方面的應用，熱處理技術的發展主要體現在以下幾個方面：
（1） ；清潔熱處理熱處理生產形成的廢水、廢氣、廢鹽、粉塵、噪聲及電磁輻射等均會對環境造成污染。解決熱處理的環境污染問題，實行清潔熱處理（或稱綠色環保熱處理）是發達國家熱處理技術發展的方向之一。為減少SO2、CO、CO2、粉塵及煤渣的排放，已基本杜絕使用煤作燃料，重油的使用量也越來越少，改用輕油的居多，天然氣仍然是最理想的燃料。燃燒爐的廢熱利用已達到很高的程度，燃燒器結構的優化和空-燃比的嚴格控制保證了合理燃燒的前提下，使NOX和CO降低到最低限度；使用氣體滲碳、碳氮共滲及真空熱處理技術替代鹽浴處理以減少廢鹽及含CN-有毒物對水源的污染；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礦物油以減少油污染。
（2） ；精密熱處理精密熱處理有兩方面的含義：一方面是根據零件的使用要求、材料、結構尺寸，利用物理冶金知識及先進的計算機模擬和檢測技術，優化工藝參數，達到所需的性能或最大限度地發揮材料的潛力；另一方面是充分保證優化工藝的穩定性，實現產品質量分散度很小（或為零）及熱處理畸變為零。
（3） ；節能熱處理科學的生產和能源管理是能源有效利用的最有潛力的因素，建立專業熱處理廠以保證滿負荷生產、充分發揮設備能力是科學管理的選擇。在熱處理能源結構方面，優先選擇一次能源；充分利用廢熱、余熱；采用耗能低、周期短的工藝代替周期長、耗能大的工藝等。
（4） ；少無氧化熱處理由采用保護氣氛加熱替代氧化氣氛加熱到精確控制碳勢、氮勢的可控氣氛加熱，熱處理后零件的性能得到提高，熱處理缺陷如脫碳、裂紋等大大減少，熱處理后的精加工留量減少，提高了材料的利用率和機加工效率。真空加熱氣淬、真空或低壓滲碳、滲氮、氮碳共滲及滲硼等可明顯改善質量、減少畸變、提高壽命。
軸承零件的熱處理質量控制在整個機械行業是最為嚴格的。軸承熱處理在過去的20來年里取得了很大的進步，主要表現在以下幾個方面：熱處理基礎理論的研究；熱處理工藝及應用技術的研究；新型熱處理裝備及相關技術的開發。1 ；高碳鉻軸承鋼的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備。傳統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）[1]，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，根據過冷奧氏體的轉變特點，開發等溫球化退火工藝：在加熱后快冷至Ar1以下某一溫度范圍內（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變，轉變完成后可直接出爐空冷。該工藝的優點是節省熱處理時間（整個工藝約12~18h）, ；處理后的組織中碳化物細小均勻。另一種節省時間的工藝是重復球化退火：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
2.1常規馬氏體淬回火的組織與性能近20年來，常規的高碳鉻軸承鋼的馬氏體淬回火工藝的發展主要分兩個方面：一方面是開展淬回火工藝參數對組織和性能的影響，如淬回火過程中的組織轉變、殘余奧氏體的分解、淬回火后的韌性與疲勞性能等[2~10]；另一方面是淬回火的工藝性能，如淬火條件對尺寸和變形的影響、尺寸穩定性等[11~13]。常規馬氏體淬火后的組織為馬氏體、殘余奧氏體和未溶（殘留）碳化物組成。其中，馬氏體的組織形態又可分為兩類：在金相顯微鏡下（放大倍數一般低于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—棗核狀馬氏體（軸承行業上所謂的隱晶馬氏體、結晶馬氏體）；在高倍電鏡下，其亞結構可分為位錯纏結和孿晶。其具體的組織形態主要取決于基體的碳含量，奧氏體溫度越高，原始組織越不穩定，則奧氏體基體的碳含量越高，淬后組織中殘余奧氏體蕉啵綽硎咸逶蕉啵嘰繚醬螅墻峁怪新暇У謀壤醬螅乙仔緯紗慊鶼暈⒘鹽啤Ｒ話悖逄己康陀?.3%時，馬氏體主要是位錯亞結構為主的板條馬氏體；基體碳含量高于0.6%時，馬氏體是位錯和孿晶混合亞結構的片狀馬氏體；基體碳含量為0.75%時，出現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。與此同時，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致硬度下降。常規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），其失穩發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[12~14]。但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定性，如加入奧氏體穩定化元素Si、Mn, ；進行穩定化處理等[15,16]。 <BR
熱處理質量好壞直接關系著后續的加工質量以致最終影響零件的使用性能及壽命，同時熱處理又是機械行業的能源消耗大戶和污染大戶。近年來，隨著科學技術的進步及其在熱處理方面的應用，熱處理技術的發展主要體現在以下幾個方面：
（1） ；清潔熱處理熱處理生產形成的廢水、廢氣、廢鹽、粉塵、噪聲及電磁輻射等均會對環境造成污染。解決熱處理的環境污染問題，實行清潔熱處理（或稱綠色環保熱處理）是發達國家熱處理技術發展的方向之一。為減少SO2、CO、CO2、粉塵及煤渣的排放，已基本杜絕使用煤作燃料，重油的使用量也越來越少，改用輕油的居多，天然氣仍然是最理想的燃料。燃燒爐的廢熱利用已達到很高的程度，燃燒器結構的優化和空-燃比的嚴格控制保證了合理燃燒的前提下，使NOX和CO降低到最低限度；使用氣體滲碳、碳氮共滲及真空熱處理技術替代鹽浴處理以減少廢鹽及含CN-有毒物對水源的污染；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礦物油以減少油污染。
（2） ；精密熱處理精密熱處理有兩方面的含義：一方面是根據零件的使用要求、材料、結構尺寸，利用物理冶金知識及先進的計算機模擬和檢測技術，優化工藝參數，達到所需的性能或最大限度地發揮材料的潛力；另一方面是充分保證優化工藝的穩定性，實現產品質量分散度很小（或為零）及熱處理畸變為零。
（3） ；節能熱處理科學的生產和能源管理是能源有效利用的最有潛力的因素，建立專業熱處理廠以保證滿負荷生產、充分發揮設備能力是科學管理的選擇。在熱處理能源結構方面，優先選擇一次能源；充分利用廢熱、余熱；采用耗能低、周期短的工藝代替周期長、耗能大的工藝等。
（4） ；少無氧化熱處理由采用保護氣氛加熱替代氧化氣氛加熱到精確控制碳勢、氮勢的可控氣氛加熱，熱處理后零件的性能得到提高，熱處理缺陷如脫碳、裂紋等大大減少，熱處理后的精加工留量減少，提高了材料的利用率和機加工效率。真空加熱氣淬、真空或低壓滲碳、滲氮、氮碳共滲及滲硼等可明顯改善質量、減少畸變、提高壽命。
軸承零件的熱處理質量控制在整個機械行業是最為嚴格的。軸承熱處理在過去的20來年里取得了很大的進步，主要表現在以下幾個方面：熱處理基礎理論的研究；熱處理工藝及應用技術的研究；新型熱處理裝備及相關技術的開發。1 ；高碳鉻軸承鋼的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備。傳統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）[1]，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，根據過冷奧氏體的轉變特點，開發等溫球化退火工藝：在加熱后快冷至Ar1以下某一溫度范圍內（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變，轉變完成后可直接出爐空冷。該工藝的優點是節省熱處理時間（整個工藝約12~18h）, ；處理后的組織中碳化物細小均勻。另一種節省時間的工藝是重復球化退火：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
2.1常規馬氏體淬回火的組織與性能近20年來，常規的高碳鉻軸承鋼的馬氏體淬回火工藝的發展主要分兩個方面：一方面是開展淬回火工藝參數對組織和性能的影響，如淬回火過程中的組織轉變、殘余奧氏體的分解、淬回火后的韌性與疲勞性能等[2~10]；另一方面是淬回火的工藝性能，如淬火條件對尺寸和變形的影響、尺寸穩定性等[11~13]。常規馬氏體淬火后的組織為馬氏體、殘余奧氏體和未溶（殘留）碳化物組成。其中，馬氏體的組織形態又可分為兩類：在金相顯微鏡下（放大倍數一般低于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—棗核狀馬氏體（軸承行業上所謂的隱晶馬氏體、結晶馬氏體）；在高倍電鏡下，其亞結構可分為位錯纏結和孿晶。其具體的組織形態主要取決于基體的碳含量，奧氏體溫度越高，原始組織越不穩定，則奧氏體基體的碳含量越高，淬后組織中殘余奧氏體蕉啵綽硎咸逶蕉啵嘰繚醬螅墻峁怪新暇У謀壤醬螅乙仔緯紗慊鶼暈⒘鹽啤Ｒ話悖逄己康陀?.3%時，馬氏體主要是位錯亞結構為主的板條馬氏體；基體碳含量高于0.6%時，馬氏體是位錯和孿晶混合亞結構的片狀馬氏體；基體碳含量為0.75%時，出現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。與此同時，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致硬度下降。常規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），其失穩發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[12~14]。但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定性，如加入奧氏體穩定化元素Si、Mn, ；進行穩定化處理等[15,16]。 <BR