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常规轴承热处理工艺

时间:2018-09-06 20:50    来源:未知     浏览次数:     
1.高碳铬轴承钢的退火 等温球化退火 高碳铬轴承钢的球化退火是为了获得铁素体基体上均匀分布着细、小、匀、圆的碳化物颗粒的组织,为以后的冷加工及最终的淬回火作组织准备。
1.高碳铬轴承钢的退火  等温球化退火
高碳铬轴承钢的球化退火是为了获得铁素体基体上均匀分布着细、小、匀、圆的碳化物颗粒的组织,为以后的冷加工及最终的淬回火作组织准备。
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。该工艺热处理时间长(20h以上),且退火后碳化物的颗粒不均匀,影响以后的冷加工及最终的淬回火组织和性能。之后,根据过冷奥氏体的转变特点,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,在等温过程中完成奥氏体向铁素体和碳化物的转变,转变完成后可直接出炉空冷。该工艺的优点是节省热处理时间(整个工艺约12~18h), 处理后的组织中碳化物细小均匀。另一种节省时间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。该工艺虽可节省一定的时间,但工艺操作较繁。
2. 高碳铬轴承钢的马氏体淬回火
常规马氏体淬回火的组织与性能
组织:马氏体、残余奥氏体、未溶(残留)碳化物   组成
马氏体的组织形态:在金相显微镜下(放大倍数一般低于1000倍)
马氏体可分为板条状马氏体和片状马氏体两类典型组织,一般淬火后为板条和片状马氏体的混合组织
或称介于二者之间的中间形态--枣核状马氏体--轴承行业上所谓的隐晶马氏体、结晶马氏体 
在高倍电镜下:其亚结构可分为位错缠结和孪晶。其具体的组织形态主要取决于基体的碳含量
奥氏体温度越高,原始组织越不稳定,则奥氏体基体的碳含量越高,淬后组织中残余奥氏体越多,片状马氏体越多,尺寸越大,亚结构中孪晶的比例越大,且易形成淬火显微裂纹。
基体碳含量低于0.3%时,马氏体主要是位错亚结构为主的板条马氏体;基体碳含量高于0.6%时,马氏体是位错和孪晶混合亚结构的片状马氏体;基体碳含量为0.75%时,出现带有明显中脊面的大片状马氏体,且片状马氏体生长时相互撞击处带有显微裂纹。
随奥氏体化温度的提高,淬后硬度提高,韧性下降,但奥氏体化温度过高则因淬后残余奥氏体过多而导致硬度下降。
常规马氏体淬火后的组织中残余奥氏体的含量一般为6~15%。
残余奥氏体为软的亚稳定相,在一定的条件下(如回火、自然时效或零件的使用过程中),其失稳发生分解为马氏体或贝氏体。分解带来的后果是零件的硬度提高,韧性下降,尺寸发生变化而影响零件的尺寸精度甚至正常工作。
对尺寸精度要求较高的轴承零件,一般希望残余奥氏体越少越好,如淬火后进行补充水冷或深冷处理,采用较高温度的回火等。
残余奥氏体可提高韧性和裂纹扩展抗力,一定的条件下,工件表层的残余奥氏体还可降低接触应力集中,提高轴承的接触疲劳寿命,这种情况下在工艺和材料的成分上采取一定的措施来保留一定量的残余奥氏体并提高其稳定性,如加入奥氏体稳定化元素Si、Mn, 进行稳定化处理等。
     常规马氏体淬回火工艺
     加热到830~860℃保温后,在油中进行淬火,低温回火
GCr15钢制轴承:150~180℃
GCr15SiMn钢制轴承件:170~190℃
—50~-78℃的冷处理
马氏体分级淬火以稳定残余奥氏体获得高的尺寸稳定性和较高的韧性。
马氏体淬回火的变形及尺寸稳定性
零件的形状与尺寸、原始组织的均匀性、淬火前的粗加工状态、淬火时的加热速度与温度、工件的摆放方式、入油方式、淬火介质的特性与循环方式、介质的温度等均影响零件的变形。
控制变形的措施:采用旋转淬火、压模淬火、控制零件的入油方式等
由蒸气膜阶段向沸腾期的转变温度过高时,大的冷速而产生大的热应力使低屈服点的奥氏体发生变形而导致零件的畸变。
变形是单个零件或零件之间浸油不均匀造成,尤其是采用新油是更易出现这种情形。
在Ms点的冷却速度对变形起决定性作用,在Ms点及以下温度采用低的冷速可减少变形。
由于冷却方式不同,套圈的直径将有不同程度的“增大”,且随介质温度的提高,套圈大小端的直径增大程度趋于一致,即“喇叭”状变形减小,同时,套圈的椭圆变形减小;内圈因刚度较大,其变形小于外圈。






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