我国轴承零件热处理现状及对策

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1、我国轴承零件热处理现状及对策随着主机的高速化、轻量化，轴承的工作条件更加苛刻，对轴承的性能要求越来越高，如更小的体积、更轻的质量、更大的承载容量、更高的寿命和可靠性等。其中，国产轴承的寿命和可靠性成为近年来越来越突出的问题，开发热处理新技术、提高热处理质量一直是国内外轴承生产企业及相关企事业单位关注的课题。本文对近年来来年热处理技术的进展进行综述，以期对我国的轴承行业相关人员有所借鉴。1. 高碳铬轴承钢的退火高碳铬轴承钢的理想退火组织是铁素体基体上分布着细、小、匀、圆的碳化物颗粒的组织，为以后的冷加工及最终的淬回火作组织准备。目前，除少数企业使用周期式设备外，普遍

2、使用的是无保护气氛的单通道推杆式等温退火炉。退火的组织和硬度控制已比较成熟可靠，可较容易地把退火组织控制在JB1255标准中的2～3级或细点组织。存在的问题是能耗偏高、退火后氧化脱碳严重。近年来，从节能的角度出发，开发了油电复合加热等温退火炉、双室首尾并置（水平或上下）的等温退火炉，节能效果显著，应大力推广；同时，随着毛坯精密成形工艺和设备的出现，开始采用氮基保护气氛等温退火炉，以减少退火过程中的氧化脱碳，降低原材料的消耗和机加工成本。2. 高碳铬轴承钢的马氏体淬回火常规的高碳铬轴承钢马氏体淬回火工艺的发展主要分3个方面：一是开展淬回火工艺参数对组织和性能影响的基

3、础性研究，如淬回火过程中的组织转变、残余奥氏体的分解、淬回火后的韧性与疲劳性能等；二是淬回火的工艺性能的研究，如淬火条件对尺寸和变形的影响、尺寸稳定性等；三是取缔氧化或保护气氛加热，推广可控气氛加热。　2.1 组织与性能常规马氏体淬火后的组织为马氏体、残余奥氏体和未溶（残留）碳化物组成。轴承钢淬火后马氏体基体含碳量为0.55%左右，组织形态一般为板条和片状马氏体的混合组织，或称介于二者之间的中间形态—枣核状马氏体，轴承行业上所谓的隐晶马氏体、结晶马氏体；其亚结构主要为位错缠结以及少量的孪晶。随淬火温度升高或保温时间延长，组织形态逐步由隐晶→结晶→细小针状过度。一般

4、淬火后的正常组织为隐晶+结晶+细小针状马氏体的混合物。一旦出现大量明显的针状马氏体，则组织为不合格组织，应设法避免。关于淬回火对性能的影响，国内外也进行了大量研究。洛阳轴承研究所在20世纪80年代开展了“GCr15钢热处理工艺的研究”。研究结果表明：淬火加热为835~865℃、回火为150~180℃時，能获得较好的综力学性能和接触疲劳寿命，845℃淬火時，压碎载荷最高，疲劳寿命最长；随回火温度升高和保温时间的延长，硬度下降，强度和韧性提高。对有特殊要求的零件或采用较高温度回火以提高轴承的使用温度，或在淬火与回火之间进行-50~-78℃的冷处理以提高轴承的尺寸稳定性

5、，或进行马氏体分级淬火以稳定残余奥氏体获得高的尺寸稳定性和较高的韧性。轴承钢淬火加热后在250℃进行短时分级等温空冷，接着进行180℃回火，或在马氏体转变温度等温（马氏体等温淬火），可使淬后的马氏体中碳浓度分布更为均匀，增加稳定的残余奥氏体量，冲击韧性比常规淬回火提高一倍。目前，国外的轴承普遍采用所谓的个性化设计，即供应轴承前对轴承的工况条件进行调查，针对工况开展针对性设计，对热处理质量也提出针对性的要求，已使轴承寿命最长。国内对轴承零件的热处理要求统一按JB1255控制，相对较为粗犷，非个性化。应针对轴承工况细化要求，并注意内外圈与滚动体的硬度匹配。2.2 常规

6、马氏体淬火的发展动向目前，轴承零件的常规马氏体淬火多采用铸链炉、网带炉等连续淬火设备，淬火后的组织、硬度等指标很容易控制在所期望的范围内。对此类淬火工艺，今后的发展方向有以下两方面：2.3.1 淬火变形的控制淬火加热设备基本采用了保护气氛或可控气氛，可以保证不脱碳，或根据需要进行复碳或渗碳，从而可以大大压缩热处理后的加工余量。但加工余量的可压缩程度往往又受到淬火变形的制约。目前，淬火变形（尤其是畸变）成为控制加工余量的主要因素；且对密封防尘轴承的套圈，淬火畸变将影响防尘盖的压入，进而影响密封性能。因此，减小淬火畸变或实现零畸变将是常规马氏体淬火需要解决的主要问题。

7、因影响淬火畸变的因素繁多，变形的机理较为复杂，所以，每个生产厂家应根据自身的设备和产品特点等多方面的因素，从生产实践中探索出一些控制畸变的、行之有效的措施，如控制工件的摆放、入油方式、淬火油及油温、搅拌等，实现少、无畸变淬火。2.3.2 残余应力及残余奥氏体的控制和评定我国目前的热检标准中，对残余应力和残余奥氏体没有评定指标限制。大量的研究表明：残余应力影响零件的接触疲劳性能、韧性和磨削裂纹，适当的残余压应力可以提高接触疲劳寿命、防止磨削及安装裂纹的产生；残余奥氏体降低尺寸稳定性，其影响程度与残余奥氏体本身的稳定性、数量和存在部位有关。但适量的残余奥氏体可以提高断

8、裂韧性和接