GCr15軸承鋼熱處理工藝設(shè)計(jì)

1、GCr15軸承鋼熱處理工藝設(shè)計(jì)GCr15軸承鋼的服役條件、失效形式GCr15軸承鋼的性能要求軸承鋼材料的選擇Cr15鋼的C曲線(xiàn)GCr15軸承鋼的熱處理工藝設(shè)計(jì)選擇設(shè)備、儀表和工夾具GCr15軸承鋼熱處理內(nèi)容及要求1. 服役條件、失效形式n 滾動(dòng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)外套圈與滾動(dòng)體之間呈點(diǎn)接觸或線(xiàn)接觸，受到周期性的載荷作用，由于接觸面積極小，在接觸面上承受極大的壓應(yīng)力和交變載荷，接觸應(yīng)力可達(dá)20005000MPa，應(yīng)應(yīng)力交變次數(shù)可達(dá)每分鐘數(shù)萬(wàn)次甚至更高，從而容易造成軸承鋼的接觸疲勞破換。軸承在工作中，滾動(dòng)體和套圈及保持器之間還會(huì)有相對(duì)滑動(dòng)，產(chǎn)生相互摩擦；大氣和潤(rùn)滑劑對(duì)軸承還有一定的腐蝕作用；某些情況情況

2、下軸承還會(huì)受到?jīng)_擊負(fù)荷的作用。軸承的破壞形式是多種多樣的，如疲勞剝落、卡死、套圈斷裂、磨損、銹蝕等。2. 性能要求n 1.高的彈性極限、抗拉強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度； n 2.高的淬硬性和必要的淬透性，以保證高耐磨性，其硬度為（HRC）6165； n 3.一定的沖擊韌性； n 4.良好的尺寸穩(wěn)定性（或組織穩(wěn)定性），這對(duì)精密軸承特別 重要； n 5.在和大或潤(rùn)滑油接觸時(shí)要能抵抗化學(xué)腐蝕； n 6.好的工藝性能，以滿(mǎn)足大規(guī)模生產(chǎn)的需要。3. 軸承鋼材料的選擇n 軸承鋼一般要經(jīng)球化退火處理和淬火加低溫回火處理，球化退火的目的是降低硬度，改善切削加工性，同時(shí)獲得均勻分布的細(xì)粒狀珠光體，為最終熱處理做好組織上

3、的準(zhǔn)備n GCr15SiMn(A)鋼是在GCr15基礎(chǔ)上，提高Si、Mn含量改型鋼，以改善其淬透性和彈性極限，耐磨性也有所提高。但其熱處理工藝麻煩，成本高。n 滲碳鋼如20Mn、20NiMo、12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、20Cr2Mn2MoA等，經(jīng)滲碳-淬火低溫回火處理后，表面有高的硬度、耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度，而心部具有很高的沖擊韌性。用滲碳鋼做軸承，加工工藝性能好，可以采用冷沖壓技術(shù)，提高材料的利用率，再經(jīng)滲碳淬火處理后，在表層形成有利的殘余應(yīng)力，提高軸承的使用壽命。但適用于軋鋼機(jī)械、礦山挖掘機(jī)和其他一些受沖擊負(fù)載荷較大的機(jī)械使用的軸承。n 高速鋼如Cr4Mo4V(M50)、W6

4、Mo5Cr4V2、W9Cr4V2這類(lèi)鋼的特點(diǎn)是含有大量的Mn、Mo、Cr、V等碳化物形成元素，經(jīng)淬火后可獲得高合金化的高碳馬氏體，具有良好的回火穩(wěn)定性，并在高溫回火后產(chǎn)生二次硬化現(xiàn)象，因此能在高溫下保持高硬度、高耐磨性和良好的接觸疲勞強(qiáng)度。但其加工復(fù)雜，成本高，適用于在高溫、高速和高載荷下工作的航空發(fā)電機(jī)、宇航飛行器、燃?xì)廨啓C(jī)和渦輪增壓器等裝置中的軸承。n 綜上所述，GCr15鋼含有較少的合金元素，綜合性能良好，淬火回火后具有高而均勻的硬度，耐磨性能好，接觸疲勞強(qiáng)度高。鋼的熱加工性好，球化退火后有良好的可切削性。適宜制造各種軸承套圈及較寬尺寸范圍的滾動(dòng)體、滾針；還可用于制造量具、沖壓模具、機(jī)床

5、絲杠以及柴油機(jī)油泵油嘴上的精密零件等。4. Cr15鋼的C曲線(xiàn) 圖1 GCr15鋼的C曲線(xiàn)5. GCr15軸承鋼的熱處理工藝設(shè)計(jì)5.1 GCr15軸承鋼的工藝流程n （1）加工路線(xiàn) 材料沖壓或鍛制毛坯（材料加熱）熱處理（退火）車(chē)削加工熱處理（淬火、回火）研磨加工。 （2） 鍛造工藝設(shè)計(jì) 鍛造是利用鍛壓機(jī)械對(duì)金屬坯料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形，已獲得具有一定機(jī)械性能、一定形狀和尺寸的鍛件的加工方法。查閱熱處理工藝規(guī)范數(shù)據(jù)手冊(cè)可以找出GCr15軸承鋼的鍛造工藝的加熱溫度、始鍛溫度冷卻方式，本設(shè)計(jì)具體的鍛造工藝參數(shù)如表1所示。5.2. GCr15軸承鋼的熱處理工藝設(shè)計(jì)（1）預(yù)備熱處理工序球化退火n

6、球化退火目的是使組織變?yōu)榫鶆蚍植嫉募?xì)粒狀珠光體，獲得最佳的機(jī)加工性能并未淬火提供良好的原始組織，淬火、回火后獲得最佳的力學(xué)性能。Cr15鋼退火組織為細(xì)粒狀珠光體（碳化物平均直徑為0.51.0um,最小0.2um,最大2.5um）和不均勻粗粒狀珠光體（碳化物平均直徑為2.53.5um，最小0.5um,最大6um）的206內(nèi)套，經(jīng)不同溫度淬火并回火n 軸承鋼球化退火溫度：GCr15鋼為780810，鍛件經(jīng)特殊熱處理后，其退火溫度應(yīng)降低1020。其球化退火工藝曲線(xiàn)如圖2所示。（2） 最終熱處理工序淬火、低溫回火n 該鋼冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，對(duì)形成白點(diǎn)敏感性能大，有回火脆性。所以選

7、擇淬火加回火，使其具有高而均勻的硬度、良好的耐磨性、高的接觸疲勞性能。其工藝曲線(xiàn)如圖3所示。6. 選擇設(shè)備、儀表和工夾具6.1設(shè)備（1）球化退火設(shè)備n 該爐適用于低合金鋼、GCr15軸承鋼中小型零件的球化退火處理等。實(shí)現(xiàn)溫度PID自動(dòng)控制、定時(shí)間隔送料、故障報(bào)警記錄、自動(dòng)安全邏輯操作、進(jìn)出料自動(dòng)檢測(cè)及計(jì)數(shù)功能，可提供生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表等功能。它的工藝流程是進(jìn)料 預(yù)熱 保溫 強(qiáng)風(fēng)冷卻(等溫轉(zhuǎn)變) 保溫(等溫分解) 出料 。（2）淬火設(shè)備n 軸承淬火，可選用淬火爐進(jìn)行。如圖4所示。（3）回火設(shè)備n RJ-25-6低溫井式電阻爐： 額定功率25KW,額定電壓380V，額定溫度650。 圖 3 箱式電爐 圖4 淬火爐7. GCr15軸承鋼熱處理內(nèi)容及要求7.1 硬度檢查 n GCr15鋼制套圈、滾子和滾針淬火后的硬度不小于63HRC，回火后的硬度為6165HRC。 7.2 金相組織檢查 n 軸承零件淬、回火后顯微組織應(yīng)有隱晶、細(xì)小結(jié)晶馬氏體和均勻分布的細(xì)小殘留碳化物以及少量殘余奧氏體組成。淬、回火后的顯微組織應(yīng)根據(jù)馬氏體粗細(xì)程度，殘留碳化物顆粒大小和數(shù)量以及托氏體的形狀、大小和數(shù)量評(píng)價(jià)。 7.3 斷口檢查 n 滾動(dòng)軸承零件淬、回火后，其斷口應(yīng)為淺灰色細(xì)瓷狀，按本標(biāo)準(zhǔn)第四級(jí)別圖評(píng)定，2級(jí)為合格斷口，不允許有1級(jí)欠熱斷口，或3級(jí)過(guò)熱斷口存在。7.4 裂紋檢查 n 滾動(dòng)軸承