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轴承资料热处置
来源:海力轴承网 时间:2013-03-29
1高碳铬轴承钢的退火
高碳铬轴承钢的球化退火是为了取得铁素体基体上均匀散布着细、孝匀、圆的碳化物颗粒的安排；为今后的冷加工及结尾的淬回火作安排预备.传统的球化退火工艺是在略高于Ac1的温度(如GCr15为780~810℃)保温后随炉缓慢冷却(25℃/h)至650℃以下出炉空冷.该工艺热处置时刻长(20h以上)[1]；且退火后碳化物的颗粒不均匀；影响今后的冷加工及结尾的淬回火安排和功能.之后；依据过冷奥氏体的转变特色；开发等温球化退火工艺：在加热后快冷至Ar1以下某一温度范围内(690~720℃)进行等温；在等温进程中完结奥氏体向铁素体和碳化物的转变；转变完结后可直接出炉空冷.该工艺的长处是节约热处置时刻(整个工艺约12~18h),处置后的安排中碳化物细微均匀.另一种节约时刻的工艺是重复球化退火：第一次加热到810℃后冷却至650℃；再加热到790℃后冷却到650℃出炉空冷.该工艺虽可节约必定的时刻；但工艺操作较繁.
2高碳铬轴承钢的马氏体淬回火
2。1惯例马氏体淬回火的安排与功能
近20年来；惯例的高碳铬轴承钢的马氏体淬回火工艺的展开首要分两个方面：一方面是展开淬回火工艺参数对安排和功能的影响；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[2~10]，另一方面是淬回火的工艺功能；如淬火条件对尺度和变形的影响、尺度安稳性等[11~13].
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.其间；马氏体的安排形状又可分为两类：在金相显微镜下(扩大倍数通常低于1000倍)；马氏体可分为板条状马氏体和片状马氏体两类典型安排；通常淬火后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)，在高倍电镜下；其亚布局可分为位错缠结和孪晶.其详细的安排形状首要取决于基体的碳含量；奥氏体温度越高；原始安排越不安稳；则奥氏体基体的碳含量越高；淬后安排中剩余奥氏体越多；片状马氏体越多；尺度越大；亚布局中孪晶的份额越大；且易构成淬火显微裂纹.通常；基体碳含量低于0。3%时；马氏体首要是位错亚布局为主的板条马氏体，基体碳含量高于0。6%时；马氏体是位错和孪晶混合亚布局的片状马氏体，基体碳含量为0。75%时；呈现带有显着中脊面的大片状马氏体；且片状马氏体成长时彼此碰击处带有显微裂纹[8].与此一同；随奥氏体化温度的进步；淬后硬度进步；耐性降低；但奥氏体化温度过高则因淬后剩余奥氏体过多而招致硬度降低.
惯例马氏体淬火后的安排中剩余奥氏体的含量通常为6~15%；剩余奥氏体为软的亚安稳相；在必定的条件下(如回火、天然时效或零件的运用进程中)；其失稳发作分化为马氏体或贝氏体.分化带来的成果是零件的硬度进步；耐性降低；尺度发作改动而影响零件的尺度精度乃至正常作业.对尺度精度需求较高的轴承零件；通常期望剩余奥氏体越少越好；如淬火后进行弥补水冷或深冷处置；选用较高温度的回火等[12~14].但剩余奥氏体可进步耐性和裂纹扩大抗力；必定的条件下；工件表层的剩余奥氏体还可降低触摸应力会集；进步轴承的触摸疲惫寿数；这种状况下在工艺和资料的成分上采纳必定的办法来保存必定量的剩余奥氏体并进步其安稳性；如参加奥氏体安稳化元素Si、Mn,进行安稳化处置等[15,16].
2。2惯例马氏体淬回火工艺
惯例高碳铬轴承钢马氏体淬回火为：把轴承零件加热到830~860℃保温后；在油中进行淬火；之后进行低温回火.淬回火后的力学功能除淬前的原始安排、淬火工艺有关外；还很大程度上取决于回火温度及时刻.随回火温度升高和保温时刻的延伸；硬度降低；强度和耐性进步.可依据零件的作业需求挑选适宜的回火工艺：GCr15钢制轴承零件：150~180℃，GCr15SiMn钢制轴承零件：170~190℃.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.
不少专家对加热进程中的转变进行了研讨[2；7~9,17]；如奥氏体的构成、奥氏体的再结晶、残留碳化物的散布及运用非球化安排作为原始安排等.
G。 Lowisch等[3；8]两次奥氏体化后淬火的轴承钢100Cr6的机械功能进行了研讨：首要；进行1050℃奥氏体化并快冷至550℃保温后空冷；得到均匀的细片状珠光体；随后进行850℃二次奥氏体化、淬油；其淬后安排中马氏体及碳化物的尺度细孝马氏体基体的碳含量及剩余奥氏体含量较高；经过较高温度的回火使奥氏体分化；马氏体中分出许多的微细碳化物；降低淬火应力；进步硬度、强耐性和轴承的承载才能.在触摸应力的效果下；其功能怎么；需进行进一步的研讨；但可估测：其触摸疲惫功能应优于惯例淬火.
酒井久裕等[7]对循环热处置后的SUJ2轴承钢的显微安排及机械功能进行了研讨：先加热到1000℃保温0。5h使球状碳化物固溶；然后；预冷至850℃淬油.接着重复1~10次由疾速加热到750℃、保温1min后油冷至室温的热循环；最终疾速加热到680℃保温5min油冷.此刻安排为超细铁素体加细密的碳化物(铁素体晶粒度小于2μm、碳化物小于0。2μm)；在710℃下呈现超塑性(开裂延伸率可到500%)；可运用资料的这一特性进行轴承零件的温加工成型.最终；加热到800℃保温淬油并进行160℃回火.经这种处置后；触摸疲惫寿数L10比惯例处置大幅度进步；其失效办法由惯例处置的早期失效型变为磨损失效型.
轴承钢经820℃奥氏体化后在250℃进行短时分级等温空冷；接着进行180℃回火；可使淬后的马氏体中碳浓度散布更为均匀；冲击耐性比惯例淬回火进步一倍.因而；В。В。БЁЛОЗЕРОВ等提出把马氏体的碳浓度均匀程度可作为热处置零件的弥补质量规范[6].
2。3马氏体淬回火的变形及尺度安稳性
马氏体淬回火进程中；因为零件各个部位的冷却不均匀；不行防止地呈现热应力和安排应力而招致零件的变形.淬回火后零件的变形(包含尺度改动和形状改动)受许多要素影响；是一个适当杂乱的难题.如零件的形状与尺度、原始安排的均匀性、淬火前的粗加工状况(车削时进刀量的大孝机加工的剩余应力等)、淬火时的加热速度与温度、工件的摆放办法、入油办法、淬火介质的特性与循环办法、介质的温度等均影响零件的变形.国内外对此进行了许多的研讨；提出不少操控变形的办法；如选用旋转淬火、压模淬火、操控零件的入油办法等[11,13；18].Beck等人的研讨标明：由蒸气膜期间向欢腾期的转变温度过高时；大的冷速而发作大的热应力使低屈服点的奥氏体发作变形而招致零件的畸变.Lübben等人以为变形是单个零件或零件之间浸油不均匀构成；尤其是选用新油是更易呈现这种景象.Tensi等人以为：在Ms点的冷却速度对变形起决定性效果；在Ms点及以下温度选用低的冷速可削减变形.Volkmuth等人[13]体系研讨了淬火介质(包含油及盐浴)对圆锥滚子轴承内外圈的淬火变形.成果标明：因为冷却办法不一样；套圈的直径将有不一样程度的“增大”；且随介质温度的进步；套圈巨细端的直径增大程度趋于共同；即“喇叭”状变形减.保惶兹Φ耐衷脖湫(单一径向平面内的直径变动量Vdp、VDp)减.荒谌σ蚋斩冉洗螅黄浔湫涡∮谕馊.
马氏体淬回火后零件的尺度安稳性首要受三种不一样转变的影响[12,14]：碳从马氏体晶格中搬迁构成ε-碳化物、剩余奥氏体分化和构成Fe3C；三种转变彼此叠加.50~120℃之间；因为ε-碳化物的沉积分出；导致零件的体积缩.话懔慵150℃回火后已完结这一转变；其对零件今后运用进程中的尺度安稳性的影响能够疏忽，100~250℃之间；剩余奥氏体分化；转变为马氏体或贝氏体；将伴跟着体积涨大，带炉和无马弗网带炉、铸链炉、辊底炉、滚筒炉系列出产线；从上料、前清除、保气氛(或可控气氛)下加热、淬火、后清除(有时还进行二次深冷)及回火均主动完结.主动化程度及操控精度高；处置后工件的质量均匀；有些出产线还配有在线检测设备对处置后的工件进行变形或质量检测与操控；整条热处置出产线可作为轴承主动出产线的一有些运用.不一样的热处置出产线依据其布局特色适用于不一样类型和尺度轴承零件的热处置；如网带炉适用于中小型轴承套圈，辊底炉配有主动升降淬火设备；适用于尺度较大的轴承零件，滚筒炉适用于翻滚体及小型套圈.
(2)多用炉
多用炉把可控气氛加热和保气氛下淬火联系为一体；完结工件的无氧化淬火工艺进程；首要适用于小批量多种类的轴承零件热处置.
(3)感应加热淬回火设备
感应加热具有加热速度快、节能等长处；处置后的工件具有一些惯例加热所没有的功能.设备体积.子诩傻街岢猩咧校皇迪肿远.
(4)真空炉
真空状况下加热可削减或防止工件的氧化；合作高压气淬可操控工件的冷却及变形；防止了油淬带来的环境污染难题；完结卫生热处置；别的；真空热处置后；工件的显微安排愈加细微均匀；外表与心部安排共同；硬度均匀；有利于轴承疲惫寿数的进步.
(5)淬火冷却介质及配备
淬火介质可分为三大类：油基、水基和气体淬火介质.
油基淬火介质是最常用的淬火介质.通常的淬火油是N32或N15机械油；为进步其冷却功能、抗老化功能、亮光功能、高温功能等别离参加催冷剂、清除剂、亮光剂、抗氧化剂；构成了疾速油、疾速亮光油、高温分级等温油等系列淬火油以使用于不一样尺度和需求的轴承零件的淬火；别的还有低挥发性的真空淬火油.油基淬火介质的缺点是淬火进程中发作油烟构成空气污染、在随后的清除进程中构成水污染.
水基淬火介质是由有机聚合物、抗腐蚀剂和其他增加剂组成的水溶液.经过改动有机聚合物的类型和浓度可得到不一样的冷却特性以合适于不一样轴承零件的淬火冷却需求；在淬火冷却进程中；有机物附着在零件外表可削减零件淬火开裂的危险性；且不发作油烟；清除便利；无污染；是淬火介质的展开方向.其缺乏是抗老化功能不如油基淬火介质；需对溶液常常进行测验；定时增加有机物溶液以保证其冷却功能.
气体淬火是选用惰性气体为介质(常用的氮气)；把紧缩气体经过特别描绘的喷嘴喷射到工件外表完结工件的淬火冷却.经过调理气体的压力和喷嘴的布局能够操控冷却特性和变形；如Tinscher等人的研讨[11]标明：当氮气的流速到达100m/s时；其冷却特性与油附近；当对工件的外表的亮光度没有特别的需求时；可选用紧缩空气作为淬火介质；淬火时外表构成的3~5μm的氧化层可经过今后的磨加工去除去.气体淬火比水基淬火更洁净；且本钱更低；其关键技能是喷嘴的布局描绘.
淬火冷却配备是除淬火介质外影响工件淬火效果的另一大要素.国外对常用的淬火油槽实施多参数操控；如油温、油的冷却特性、油的循环与拌和的方向及速度、工件入油的办法等；以求得到最佳的淬火安排与功能；一同把变形减小到最小程度.日本NSK等闻名轴承公司对淬火油进行定时或在线检测；依据检测成果增加所需的增加剂或更新淬火油，另一方面；对淬火后工件的变形进行在线检测；把变形超差的工件主动分检出去；进行矫正后再进入下道工序；可大大减小工件的磨加工留量.别的；油槽中淬火介质的冷却逐渐由水循环冷却改为全风冷；运用空气作为冷却介质节约许多的水资源.
多工位主动淬火压床也是国外遍及选用的淬火工装；可主动完结升降、上下料、喷油冷却、油温调理及张紧(或压力)的调理等举措；微机操控；出产节拍可调；可作为轴承主动出产线的一有些适用.
(6)清除设备
清除通常是油淬后的必备工序.接连出产线所用的清除设备通常完结热皂水浸泡、清水喷淋、热风烘干等进程；并带有油水别离设备.领先的清除设备中；在烘干前还加有二次冷却设备(配有制冷设备；温度在5~10℃之间可调)；以削减剩余奥氏体的含量；进步尺度安稳性.
真空清除是这些年展开起来的清除设备.其运用淬火油等挥发性液体减压后沸点降低和油、水、水蒸气等有机液一同加热其沸点亦降低的原理进行清除，别的；运用特别的气、液混合泵发作细小的空气泡混入清除液中；运用微气泡在工件外表决裂时发作的爆炸力损坏污渍和工件的联系力；然后进一步进步真空清除的效果.在前室清除后；进入后真空室；经过抽真空将残存的油和水蒸腾出来并进行真空疾速枯燥.该类清除设备的长处是：清除效果好；尤其是对布局杂乱的零件；清除效果更为明显；清除后工件外表亮光，安全、卫生；清除液为清水；不加对环境有害的氯化物和石油类溶剂，主动化程度高；且可运用清除加热代替低温回火；节约回火费用.
7。3贝氏体等温淬火配备
依据轴承加工的特色；所运用的设备首要有两大类：主动出产线和周期炉.
(1)主动出产线：种类少、批量大的轴承合适主动化出产；如铁路轴承的出产多运用主动出产线.主动出产线首要由保气氛加热炉和等温淬火槽组成；其间等温淬火有些所用设备按运送工件的举措又可分为三类：转底、推盘及输送带式.由爱协林公司开发的转底、推盘式等温淬火设备是把转底或推盘组织置于等温盐浴中；工件按必定的节拍进出；回忆操控次序出料；举措由PLC程序操控；该类设备主动化程度高；出资大，由沙菲公司开发的输送带式等温淬火主动线与当前遍及运用的网带式保气氛淬火主动线布局原理类似；仅仅所用淬火介质为盐.饫嗌璞敢话阒皇视糜谛〕叽绲牧慵.
(2)周期式等温淬火设备：轧机轴承因为种类多、批量.行⌒驮岢猩Ъ叶嗖捎孟涫铰+淬火冷却槽+等温槽+清除槽；也有选用箱式炉+多个等温槽.该装备出资少；适用性强；但劳动强度大；安全性差.易普森公司把多用炉和贝氏体淬火等温联系为一体,防止了由加热设备到等温淬火之间的氧化,且等温选用空气炉,配一套残盐收回体系,防止了残盐的环境污染.除此之外；可运用多用炉的特色进行小批量多种类轴承零件的处置；克服了通常主动等温设备的尺度约束.当前；在贝氏体等温淬火大力推行之际；该设备具有很大的推行价值.
3。4保气氛及操控
跟着对工件淬火后外表质量需求的进步；保(可控)气氛加热越来越遍及；包含退火在内的热处置均选用保(或可控)气氛加热.20世纪70年代；首要选用吸热式气氛.吸热式气氛是质料气和空气的混合气体在催化剂的效果下有些反响构成一种含18～23%CO、37～42%H2、余量N2的保气氛.80年代；世界动力危给世界经济以宏大冲击；氮基气氛应运而生；氮-甲醇气氛的组份与吸热式气氛附近；以氮-甲醇为代表的氮基气氛得到广泛推行.90年代；呈现了把空气和碳氢化合物直接通入高于800°C炉膛内的产气办法；即直生式气氛.经过研讨发现；这种富含高CH4成分的气氛；尽管其气体反响达不到类似于吸热式气氛的平衡程度；但其碳的传输才能仍是由气氛中CO与H2的含量来操控；用氧探头联系CO2分析仪进行碳势操控是能够完结的.直生式气氛的首要长处是许多节约了质料气耗费量；据统计这种气氛无论用在周期式气氛炉仍是接连性气氛炉；其质料气耗费节约费用70%左右.今日；全球约有300多台套气氛炉运用这种气氛进行渗碳、碳氮共渗、保气氛淬火等多种热处置.
近几年的实践使用标明；氧探头的运用寿数是不定的；氧探头信号的逐渐漂移是固定电解质的典型缺点所造成的.因为这种漂移首要受炉子运转工况的影响；并且漂移的开端及大幅度的漂移是不行预见的；所以由氧探头丈量的碳势与实践值之间差异也是不行预见的.因而；大家定时校验其丈量精度；例如；一个星期一次；用钢箔定碳片来检测氧探头信号能否失真；这真是一个费事的作业；不利于炉子完结全主动化；有时乃至会影响正常出产.鉴于上述缘由；Ipsen开发了一个两层丈量体系.其间一个带规范氧探头用于正常的操控碳势；另一个独立丈量体系用于检测这个氧探头的作业状况；即这两个体系别离丈量气氛的碳势；当成果呈现很大误差时；就会报警.这第二个丈量体系作业元件能够是CO2红外分析仪；也能够是一个微型氧探头(λ-探头)；迄今为止；已有许多气氛炉安装了这种两层丈量体系.
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