滚动轴承用钢及热处理工艺.docx

1.滚动轴承钢的特点

(1)?滚动轴承钢的工作条件

滚动轴承工作时，套圈与滚动体之间呈点接触或线接触，承受着集中的交变负荷(有时接触应力可达5000MPa，应力交变次数可达数十万次)。在高速运转中，既有滚动摩擦，也有滑动摩擦，并不时受到冲击，还要受到大气及润滑剂的腐蚀作用。因此，滚动轴承是在繁重而恶劣的条件下工作的，疲劳剥落和磨损是其主要损坏形式。

(2)滚动轴承钢的基本性能要求

1)高的接触疲劳强度和高而均匀的硬度及耐磨性。

2)高的弹性极限和屈服强度，以防止在高载荷下轴承零件发生过量的塑性变形。

3)有一定的韧性，以防止受冲击载荷的破坏。

4)良好的尺寸稳定性，可保证精密轴承在长期存放及使用过程中保持其尺寸精度的定。

5)一定的抗蚀性，能抵抗大气及润滑油的腐蚀。对在特殊条件下工作的轴承，还应满足耐高温、耐低温、耐腐蚀等要求。

(3)滚动轴承钢的特点

1)含碳在0.95%～1.15%(质量分数)范围内,钢中加入的合金元素主要是Cr、Mn、Si、V、Mo和稀土元素等，使钢具有良好的淬透性及回火稳定性，热处理后具有高的强度、硬度与耐磨性，较好的接触疲劳强度等。

2)滚动轴承钢的纯度要求高。钢中不允许有氧化物、硫化物或其他非金属夹杂物的聚集，这些聚集物易成为疲劳源。

3)滚动轴承对组织均匀性及化学成分均匀性要求高，不均匀分布的碳化物及疏松、偏析等对轴承使用寿命有很大影响。

2.常用滚动轴承钢

(1)铬钢

常用的铬钢有GCr15、GCr15SiMn等,其中GCr15用量最大。铬轴承钢含碳0.95%～1.15%(质量分数，下同)，含铬1.30%～1.05%。这种钢具有高的淬透性，淬火后具有高的强度、硬度和耐磨性。

(2)渗碳钢

大型机械上使用的轴承，要求表面耐磨，而心部应具有足够的强度和韧性，故适于用渗碳钢制造。常用的渗碳轴承钢有20Cr、20CrMnTi、20Cr2MoA、20CrNi4A、G20CrNiMo、G20CrNiMoA等。

(3)中碳合金钢

中碳合金轴承钢有50CrNiA、55SiMnV、GCr10等,主要用于受冲击载荷的轴承。

(4)高碳高铬不锈钢

高碳高铬不锈钢有9Cr18、9Cr18Mo等，其含铬16%～19%(质量分数)，适用于制造在腐蚀环境下工作的轴承。

(5)高温轴承钢

工作温度超过150℃的轴承，除要求在工作温度下保持高硬度外，还应具有耐磨、耐疲劳、耐冲击、抗氧化腐蚀、尺寸稳定性好等性能。常用的高温轴承钢有GCrSiWV、Cr4Mo4V、Cr14Mo4V等。

3.滚动轴承钢的热处理工艺

一般滚动轴承零件的加工工艺流程是:轧制、锻造→预先热处理(正火、球化退火等)→粗加工→最终热处理(淬火、低温回火)→磨加工→成品。

(1)预先热处理

滚动轴承零件在切削加工前须经过预先热处理，其目的是均匀组织，降低硬度，便于切削加工，同时为最终热处理做好组织准备。

1)正火

滚动轴承钢在球化退火前的组织应是片状珠光体，如出现粗大的网状或带状碳化物将影响球化退火效果，因此，在球化退火前须先进行正火予以消除。铬轴承钢常用正火工艺见下表。

正火的冷却速度一般大于50℃/min，以不析出网状碳化物或粗大颗粒状碳化物及不产生裂纹为原则。冷却方式：空气中分散冷却;喷雾冷却;70～80℃热水中冷却;在70～100℃乳化液(或油)中循环冷却。

为防止正火时脱碳，加热时炉气应为还原性气氛。采用空冷并及时进行退火或回火，可有效防止正火时产生裂纹。

2)球化退火

①一般球化退火：可在箱式炉、井式炉和台车式炉中进行,也可在推杆式炉或大型连续式炉中进行。轴承钢的一般球化退火工艺为:Ac1+(20～40℃)加热2～6h,然后以20～30℃/h冷却到600～650℃出炉空冷。球化退火质量与加热温度和冷却速度关系较大，操作时应严格控制。

②等温球化退火：其工艺为Ac1+(20～40℃)加热2～6h，炉冷到710～720℃等温4～6h，再炉冷到600～650℃出炉空冷。等温球化退火可缩短退火时间，提高生产率。

③快速球化退火：对于经正火处理具有索氏体组织的轴承钢,可采用正火-快速退火工艺，如下图所示。

3)双细化处理：双细化处理是一种使碳化物与晶粒均得到细化的预先热处理工艺。

①锻造余热淬火-快速等温退火?

将锻件在800～900℃停锻温度淬入沸水中，以25～30℃/s冷却速度冷至400～500℃出水空冷后，加热至略高于Ac1点温度(765～775℃),保温60min,随后在720～730℃等温60min,炉冷至650℃出炉空冷,获得均匀的细小粒状珠光体组织,硬度为HBS187～207。

②锻造余热淬火-高温回火?

锻件在800～9