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我国轴承零件热处置难题及对策
来源:轴承网 时间:2018-06-01
1。 高碳铬轴承钢的退火
高碳铬轴承钢的抱负退火安排是铁素体基体上散布着细、小、匀、圆的碳化物颗粒的安排；为往后的冷加工及结尾的淬回火作安排预备.当前；除少数公司运用周期式设备外；遍及运用的是无保气氛的单通道推杆式等温退火炉.退火的安排和硬度操控已比拟老练牢靠；可较简单地把退火安排操控在JB1255规范中的2～3级或细点安排.存在的难题是能耗偏高、退火后氧化脱碳严峻.这些年；从节能的视点动身；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；节能作用明显；应大力推行，一起；跟着毛坯精细成形工艺和设备的呈现；开端选用氮基保气氛等温退火炉；以削减退火进程中的氧化脱碳；下降原材料的耗费和机加工本钱.
2。 高碳铬轴承钢的马氏体淬回火
惯例的高碳铬轴承钢马氏体淬回火工艺的展开首要分3个方面：一是展开淬回火工艺参数对安排和功能影响的基础性研讨；如淬回火进程中的安排转变、剩余奥氏体的分化、淬回火后的耐性与疲惫功能等，二是淬回火的工艺功能的研讨；如淬火条件对尺度和变形的影响、尺度安稳性等，三是撤销氧化或保气氛加热；推行可控气氛加热.
2。1 安排与功能
惯例马氏体淬火后的安排为马氏体、剩余奥氏体和未溶（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；安排形状通常为板条和片状马氏体的混合安排；或称介于二者之间的中心形状 枣核状马氏体；轴承职业上所谓的隐晶马氏体、结晶马氏体，其亚布局首要为位错缠结以及少数的孪晶.随淬火温度升高或保温时刻延伸；安排形状逐渐由隐晶→结晶→细微针状过度.通常淬火后的正常安排为隐晶+结晶+细微针状马氏体的混合物.一旦呈现很多显着的针状马氏体；则安排为不合格安排；应设法避免.
关于淬回火对功能的影响；国内外也进行了很多研讨.洛阳轴承研讨地点20世纪80年代展开了“GCr15钢热处置工艺的研讨”.研讨成果标明：淬火加热为835~865℃、回火为150~180℃r；能取得较好的综力学功能和触摸疲惫寿数；845℃淬火r；压碎载荷最高；疲惫寿数最长，随回火温度升高和保温时刻的延伸；硬度下降；强度和耐性进步.对有特别需求的零件或选用较高温度回火以进步轴承的运用温度；或在淬火与回火之间进行-50~-78℃的冷处置以进步轴承的尺度安稳性；或进行马氏体分级淬火以安稳剩余奥氏体取得高的尺度安稳性和较高的耐性.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散布更为均匀；添加安稳的剩余奥氏体量；冲击耐性比惯例淬回火进步一倍.
当前；国外的轴承遍及选用所谓的个性化描绘；即供给轴承前对轴承的工况条件进行调查；对准工况展开对准性描绘；对热处置质量也提出对准性的需求；已使轴承寿数最长.国内对轴承零件的热处置需求统一按JB1255操控；相对较为粗暴；非个性化.应对准轴承工况细化需求；并注重内外圈与翻滚体的硬度匹配.
2。2 惯例马氏体淬火的展开意向
当前；轴承零件的惯例马氏体淬火多选用铸链炉、网带炉等接连淬火设备；淬火后的安排、硬度等目标很简单操控在所希望的范围内.对此类淬火工艺；往后的展开方向有以下两方面：
2。3。1 淬火变形的操控
淬火加热设备根本选用了保气氛或可控气氛；能够确保不脱碳；或依据需求进行复碳或渗碳；然后能够大大紧缩热处置后的加工余量.但加工余量的可紧缩程度往往又遭到淬火变形的制约.当前；淬火变形（尤其是畸变）成为操控加工余量的首要要素，且对密封防尘轴承的套圈；淬火畸变将影响防尘盖的压入；进而影响密封功能.因而；减小淬火畸变或完成零畸变将是惯例马氏体淬火需求处置的首要难题.因影响淬火畸变的要素繁复；变形的机理较为杂乱；所以；每个出产厂家应依据自身的设备和产物特色等多方面的要素；从出产实践中探究出一些操控畸变的、卓有成效的办法；如操控工件的摆放、入油办法、淬火油及油温、拌和等；完成少、无畸变淬火.
2。3。2 剩余应力及剩余奥氏体的操控和鉴定
我国当前的热检规范中；对剩余应力和剩余奥氏体没有鉴定目标约束.很多的研讨标明：剩余应力影响零件的触摸疲惫功能、耐性和磨削裂纹；恰当的剩余压应力能够进步触摸疲惫寿数、避免磨削及装置裂纹的发作，剩余奥氏体下降尺度安稳性；其影响程度与剩余奥氏体自身的安稳性、数量和存在部位有关.但过量的剩余奥氏体能够进步断裂耐性和触摸疲惫功能.多家国外的闻名轴承公司已把剩余应力和剩余奥氏体列入热处置操控目标.因而；进一步展开剩余应力和剩余奥氏体对热处置后功能的影响及其机理的研讨、展开淬回火工艺对剩余应力和剩余奥氏体影响的研讨；进而依据轴承的工况提出剩余应力和剩余奥氏体的操控目标等等；将是我国轴承职业热处置研讨的首要方向之一.
3。 贝氏体等温淬火
贝氏体等温淬火是这些年国内轴承职业研讨的热门.自20世纪80年代开端；洛阳轴承研讨所与重庆轴承厂协作；开端了贝氏体等温淬火在铁路轴承上的运用研讨；随后与沙河轧机轴承厂展开了贝氏体等温淬火在轧机轴承上的运用研讨；均取得了杰出的作用；并在JB1255-1991中引进贝氏体等温淬火关联的引荐性技能需求.一起；轴承职业也开端了贝氏体等温淬火的推行运用研讨.借助于国家“八五”重点公司技能开发项目“铁路客车轴承”；有关单位对贝氏体等温淬火的安排与功能进行了较为体系的研讨；并成功地运用于准高速铁路轴承的出产中.2001年在修订JB1255时；正式将贝氏体等温淬火的技能内容列入规范正式条文.贝氏体淬火工艺在轧机、机车、铁客等轴承上得到较为广泛的推行运用.
贝氏体安排的杰出特色是冲击耐性、断裂耐性、耐磨性、尺度安稳性好；外表剩余应力为压应力.因而适用于装置过盈量大、执役条件差的轴承；如接受大冲击负荷的铁路、轧机、起重机等轴承；光滑条件不良的矿山运送机械或矿山装卸体系、煤矿用轴承等.高碳铬轴承钢BL等温淬火工艺已在铁路、轧机轴承上得到成功运用；取得了较好作用.
在铁路、轧机轴承出产中；因为套圈尺度大、分量重；油淬火时马氏体安排脆性大；为使淬火后取得高硬度常采纳强冷却办法；成果招致淬火微裂纹，因为马氏体淬火后外表为拉应力；在磨加工时磨削应力的叠加使全体应力水平进步；易构成磨削裂纹；构成批量废品.而贝氏体淬火时；因为贝氏体安排比M安排耐性好得多；一起外表构成高达-400～-500MPa的压应力；极大地减小了淬火裂纹倾向[16]，在磨加工时外表压应力抵消了有些磨削应力；使全体应力水平下降；大大削减了磨削裂纹.
SKF公司把高碳铬轴承钢贝氏体等温淬火工艺首要运用于铁路轴承、轧机轴承以及在特别工况下运用的轴承；一起开发了合适于贝氏体淬火的钢种（SKF24、SKF25、100Mo7）.其淬火时选用较长的等温时刻；淬后得到全下贝氏体安排.迩来；SKF又研发出一种新钢种775V；并经过特别的等温淬火得到更均匀的下贝氏体；淬后硬度添加的一起其耐性比惯例等温淬火进步60%；耐磨性进步了3倍；处置的套圈壁厚超越100mm.
有些等温后得到马氏体/贝氏体复合安排的功能尚有争议；如BL的含量多少为最佳等.即便有一最佳含量；在出产实践中怎么操控；且复合安排在等温后还需进行一次附加回火；添加了出产本钱.别的；就贝氏体等温淬火而言；尽管对其工艺、安排、功能进行了较为体系的研讨；但在大力推行此工艺的一起；应注重该工艺的约束；并非所有的轴承零件均合适贝氏体等温淬火.还应展开贝氏体等温淬火用钢的开发；进一步进步贝氏体等温淬火后的功能，展开替代硝盐等温的热处置设备的研发；削减环境污染等等.
4。 特别热处置
高碳铬轴承钢通常是全体淬硬；淬后的剩余应力为外表拉应力状况；易构成淬火裂纹、下降轴承的运用功能.一类特别热处置是经过对高碳铬轴承钢进行渗碳、渗氮或碳氮共渗；进步表层的碳、氮含量；下降外表层的Ms点；在淬火进程中外表后发作转变而构成外表压应力；进步耐磨性及翻滚触摸疲惫功能[17；18].另一方面；经过必定的办法使热处置后的轴承零件中保存必定量安稳的剩余奥氏体；使用易变形的剩余奥氏体下降压痕的边缘效应；使起源于压痕边缘的外表疲惫源不易构成和扩大；然后进步轴承在污染条件下的触摸疲惫寿数.通常；在淬火加热时；经过操控气氛的碳（氮）势；可到达以上意图.NSK的NSJ2钢[19]及KOYO的SH技能[20]正是根据这一理论开发的.
另一类特别热处置办法是选用基体碳含量较高（0。4%）的高耐性渗碳钢并协作特别的渗碳或碳氮共渗热处置.首要；对渗碳钢的成分进行调整：在确保耐性的前提下进步基体碳含量以进步基体强度；一起进步Si、Mn含量以进步剩余奥氏体的安稳性；参加Mo以细化碳化物、碳氮化物.其次是严格操控渗碳或碳氮共渗工艺；使零件处置后在其外表得到较多的剩余奥氏体（约30%~35%）和很多细微的碳化物、碳氮化物.一方面；很多细微的碳化物、碳氮化物可确保外表的硬度和耐磨性使压痕不易构成，另一方面；即便构成压痕；较多的安稳剩余奥氏体也可下降其边缘效应；阻碍疲惫源的构成和扩大.根据这一理论；NSK、KOYO分别开发了TF系列技能（HTF、STF、NTF）和KE技能；大大进步了轴承在污染光滑条件下的寿数.如NSK选用HTF技能出产的圆锥滚子轴承在污染光滑条件下的疲惫寿数为通常轴承的10倍[21].NSK等公司在多种新开发的轴承产物中运用了特别热处置技能.
这些年；洛阳轴承研讨所与有关单位协作；展开了高碳铬轴承钢的特别热处置工艺研讨；一起还独家展开了中碳合金钢特别热处置工艺的研讨.开端的研讨成果标明：经过特别热处置能够明显经过触摸疲惫寿数.这一工艺将在轴承职业具有严重的推行价值；并将成为我国轴承职业研讨和运用的热门技能.
5。 外表改性技能
5。1 离子写入
美国海军实验室从1979年起进行了轴承零件离子写入的研讨；英国、丹麦和葡萄牙等国从1989年开端进行与美国海军实验室类似的作业.成果标明：写入铬离子能明显进步M50钢的抗腐蚀功能；并且抗触摸疲惫功能也有所进步，此外还用注人硼离子来进步外表轴承的抗磨损才能，对轴承钢52100进行氮等离子源离子写入（PSⅡ）后在外表构成薄层氮化物；可进步轴承钢的耐蚀性；用于替代贵重的不锈钢，对SUS440C不锈钢球轴承进行氮、硼离子写入可减小球轴承细小摇摆的微振磨损及轴承的尘埃排放；别的；对不锈钢进行（Ti+N）或（Ta+N）等离子体浸没离子写入（PSⅢ）可明显进步其显微硬度、耐磨性和寿数.
我国轴承职业从20世纪80年代开端离子写入在轴承上的运用研讨；并成功运用于航空、航天范畴；取得了杰出的作用.
5。2 外表涂覆
外表涂覆技能包含：物理气相堆积（PVD）、化学气相堆积（CVD）、射频溅射（RF）、离子喷涂（Plasma spraying coating, PSC）、化学镀等.PVD与CVD比较；其工艺进程中被处置工件的温生低；镀后不需再进行热处置；在轴承零件的外表处置中得到较广泛的运用.100Cr6、440C等钢制轴承零件经PVD、CVD或RF镀TiC、TiN、TiAlN硬膜或MoS2类软膜等后；可进步轴承零件的耐磨性、触摸疲惫抗力；下降外表摩擦系数.
SKF公司这些年开发了两种涂镀技能：一是选用PVD在轴承套圈及翻滚体外表镀硬度极高的金刚石布局的碳（Diamond-Like Carbon, DLC）；外表硬度比淬硬轴承钢高40%~80%、摩擦系数类似于PTFE或MoS2；具有自光滑特性；且与基体联系杰出、无脱落；轴承寿数、耐磨性大幅度进步；在断油的情况下仍可正常作业；被称为“No Wear bearing”， 二是选用PSC在轴承的外圈外圆面喷涂一层100μm厚的氧化铝；使轴承的绝缘才能高达1000V以上；经过添加氧化铝的厚度使轴承具有更高绝缘才能.涂镀的氧化铝与基体联系结实；还可进步轴承的耐蚀性；镀后的轴承（INSOCOATTM bearing）可像通常轴承相同进行装置.
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