表面工程技术在轴承上的应用.pdf

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1、表面工程技术在轴承上的应用刘耀中(洛阳轴承研究所，河南洛阳，471039)摘要：从表面热处理、表面化学热处理、离子注入及表面涂覆四个方面，论述了表面处理技术对轴承性能的影响、应用范围及国内外现状，并对发展趋势进行了简介。关键词：轴承：热处理；表面技术；应用ApplicationofSurfaceEngineeringTechnologyinBearingsLIUYao-zhong(LuoyangBearingResearchInstitute，LuoyangHenan471039，China)Abstract：Viewedfromsuch

2、aspectsassurfaceheattreatment，chemicaltreatment，ionimplantationandcoating，thefollowingissuesarediscussed，theeffectofsurfaceengineeringtechnologyontheperformanceofbearings，itsapplicationandforeignanddomesticcurrentsituation．Andthedevelopmenttrendofthetechnologyisbrieflyint

3、roduced．Keywords：bearing；heattreatment；surfacetechnology；application轴承零件的热处理质量控制在整个机械行业最为严格。轴承热处理在过去的20来年里取得了很大的进步，但热处理仍以整体淬火为主。近十几年的发展方向是：采用可控气氛热处理并结合控制热处理变形的措施(含采用新的淬火介质、改善冷却系统和冷却方式等)减少磨加工留量，提高磨削效率，减少磨削裂纹；推广贝氏体等温淬火的应用范围，如铁路轴承、轧机轴承、矿山机械轴承等。所谓表面处理技术，指通过一定的手段使被处理的零件的表面的成分、

4、组织、性能发生改变，以提高零件的寿命或改善其工作性能。其包括表面热处理、表面化学热处理、表面涂镀等。表面热处理按使用的加热方式可分：感应加热、高能束加热、盐浴加热等；表面化学热处理按渗入的成分可分：渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硫、渗金属、多元共渗等，按渗入方式可分：气体、固体、液体、等离子体等；表面涂镀可分物理气相沉积、化学气相沉积、物理化学气相沉积、离子注入等。随着表面工程技术的发展及轴承应用领域对轴承性能要求的不断变化，传统的热处理越来越难以满足要求，而表面工程技术在轴承零件上的应用越来越广泛。本文主要论述了表面工程技术在轴承零件上的应用

5、及其发展趋势。l表面热处理1．1感应加热感应加热是最早使用的表面加热方式，通过感应电流的集肤效应，使工件的被加热部分的一定深度的表面层加热到相变点以上，通过随后的喷水、或其他介质、或靠工件本身的冷却，使工件的表层形成一定深度的硬化层或软化层。加热的深度与感应电源的频率有关，频率越高，热量越向表面集中，即加热深度越浅；加热温度主要与电源功率和加热时间有关，功率越大、时间越长，温度越高。感应加热的特点是加热速度快、变形小、污染小、能源消耗小、淬火后的组织细小。应用广泛，易于自动化，可以置于自动生产线上，特别适应于批量生产的轴对称零件，如轴类、

6、环类零件。轴承套圈的热处理是易于采用感应加热的零件之一。如洛阳轴承集团公司把中频感应加热用于小型轴承套圈的淬火回火生产而实现了热处理的自动化生产，提高了生产率；把工频感应加热应用于特大型轴承套圈的热处理，减小了工件的变形，提高了能源利用率。日本把表面感应加热淬火成功地应用于汽车等速万向节的热处理，包括阶梯轴、壳体内表面及滚道的淬火均由特制的感应圈一次加热完成。高频热处理和冷锻技术的应用使生产成本大大降低，产品的可靠性也大幅度提高【11。另外，感应加热也用于工件的局部退火。如外球面轴承的内圈的热处理，先采用整体淬火，然后通过感应加热淬火，使

7、螺钉孔处退火，既保证了螺钉孔韧性，又保证了滚道及其他部位的高硬度和耐磨性：滚针轴承冲压《金属热处理》2005年第30卷增刊45外圈碳氮共渗后对弯边处进行局部感应加热退火可降低弯边的断裂。目前感应加热的发展方向是：(1)根据工件的工况条件合理设计硬化层深度和分布，不少研究单位己开始使用计算机对零件的工况进行模拟，设计合理的硬化层分布，并对加热过程进行模拟，精确控制加热参数，以得到精确的硬化层深度和分布：(2)感应圈或感应器的设计。另外，表面热处理还有磁场加热【2】、电场加热等。1．2表面高能束热处理激光等高能束表面热处理是近年来开发的新的热

8、处理方法，使用较多的C02激光束。通过激光加热可获得0．25—2．0mm的硬化层，与其他表面硬化方法相比，其具有硬化层深度及位置控制精确、无变形等优点。高碳铬轴承钢零件经表面激光硬化后淬硬层的