热处理工艺研究分析.docVIP

个人收集整理 仅供参考学习 个人收集整理 仅供参考学习 PAGE / NUMPAGES 个人收集整理 仅供参考学习 三、项目地关键技术、主要研究内容、拟采取地技术工艺路线及实施方案 3．滚针轴承零件材料应用、热处理工艺及表面处理工艺研究 3.1 轴承零件材料应用、优化 材料是保证轴承质量地基础，为了使轴承获得长寿命、持久地高精度和低磨擦，制造轴承零件地材料必须具有接触疲劳强度高、耐磨性好、组织稳定性好、纯净度高等特点.b5E2RGbCAP 我国生产地GCr15要求地技术标准为GB/T18254-2002,其夹杂物、氧、钛含量要求较为宽松，钢材均匀性较差，如用美国轴承钢牌号SAE52100，其夹杂物、氧、钛含量等均低于我国地GCr15，钢材均匀性好，轴承钢原材料应使用SAE52100或更严格要求，零件使用寿命会明显提升.目前针对一些承受重载地滚针轴承，我们与上海宝钢已经就特殊要求及重载下工作地轴承使用地材料，签订合作协议，共同对长寿命、重载轴承使用材料进行协作开发.p1EanqFDPw 1）轴承地疲劳性能主要取决于轴承钢材地纯洁度 实体滚针轴承或滚动体（滚针），一般采用高碳铬轴承钢制造，而在轴承服役条件下，套圈和滚动体材料要承受高地交变接触应力，氧化物等非金属夹杂物对交变接触应力非常敏感.如在采购选用时对轴承钢地原材料地某些化学成份和纯净度加以控制，就十分有利于提高轴承地寿命，具体表现在：DXDiTa9E3d a)轴承钢中铬含量地控制 一般轴承用钢主要是高碳铬轴承钢，即含碳量1%左右，加入1.5%左右地铬,并含有少量地锰、硅元素地过共析钢.铬可以改善热处理性能、提高淬透性、组织均匀性、回火稳定性，又可以提高钢地防 锈性能和磨削性能.但当铬含量超过1.65%时，淬火后增加钢中残余奥氏体，降低硬度和尺寸稳定性，增加碳化物地不均匀性，降低钢地冲击韧性和疲劳强度.为此，高碳铬轴承钢中地含铬量一般控制在1.65%以下，只有严格控制轴承钢中地化学成份，才能通过热处理工序获得满足轴承性能地组织和硬度.RTCrpUDGiT b)轴承钢中含氧量地控制 钢中氧含量对轴承疲劳寿命地影响主要是通过高倍夹杂物（如Al2O3）而起作用地，而氧化物夹杂对轴承地接触疲劳寿命地影响最为严重，所以降低轴承钢中地氧含量可以明显提高轴承地疲劳寿命，图11地试验结果可以清楚说明这一点.5PCzVD7HxA 图11 相对寿命与氧含量地关系 氧化物对寿命地影响具体表现在钢中含氧量地多少与分布上，主要是由于塑性变形小或根本不变形地氧化物以及点、球状夹杂物，他们容易与钢地基体组织之间产生间隔，破坏了钢基体地连续性，并且在交变应力地作用下，容易在这些有间隔地地方产生应力集中，从而成为轴承疲劳剥落地发源地.当应力集中在夹杂物与金属基体之间，且剪切应力达到足够大地时候，就会在夹杂物处产生裂纹，随后在交变应力地作用下，裂纹进一步扩展直到轴承失效.jLBHrnAILg 所以，在降低非金属夹杂方面，以降低钢中含氧量最为有效.因此，对于在高应力下工作地轴承零件，降低钢中含氧量是必要地.xHAQX74J0X 2）材料基体强度对轴承寿命地影响 低速重载冲压外圈滚针轴承失效除了考虑常规地疲劳失效以外，还需关注因塑性变形导致地失效.塑性变形一般都与轴承地零件强度有关，因此零件采用渗碳材料制造地轴承或表面感应淬火方式制造地轴承尤其需要校核零件强度.零件地表面疲劳抗力在很大程度上取决于渗层以下是否有一个高强度地芯部去支撑它，因而提出采用含碳较高地渗碳钢，以提高渗碳件地芯部强度.芯部强度（硬度）太低，在渗层与芯部组织地过渡区容易产生裂纹而降低零件寿命.之前，苏轴公司曾经发生由于未根据用户使用工况-重载，选用基体材料热处理后硬度较高地材料，如C15mad或SCM415等，造成轴承轴承试验到三分之一寿命要求时轴承即告失效.失效现象为保持架和滚针完好无损坏，轴承高度（外圈）被碾长，外圈外径表面存在断裂层,但芯部是连续地.将轴承剖开，外圈壁厚明显变薄，滚道表面毛糙，有断裂层，但不是特别明显，见图12～13.经分析认为，此轴承失效主要原因是外圈芯部硬度偏低（实测160～170HV0.3）,抗塑性强度差而被碾压导致高度变长，壁厚变薄.工况应该是低速、重载两者占其一或同时存在.经询问用户轴承使用部位为汽车启动电机装置地行星轮上，承受地载荷与轴承额定负荷相比属于重载状态.我们将材料有原来地SPCC低碳结构钢改用SCM415低碳合金钢，热处理后地芯部硬度提高到430～450HV0.3，试验顺利通过.LDAYtRyKfE 图12 外径硬化层裂纹 图13 滚道，保持架、滚针状态 目前冲压外圈滚针轴承地外圈材料采用优质碳素结构钢或低碳合金钢，经模具精密拉深成形而成，采用碳氮共渗热处理方式，使零件表面获得高硬度硬化层，芯