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我國(guó)軸承零件熱處置難題及對(duì)策
來(lái)源:軸承網(wǎng) 時(shí)間:2018-06-01
1。 高碳鉻軸承鋼的退火
高碳鉻軸承鋼的抱負(fù)退火安排是鐵素體基體上散布著細(xì)、小、勻、圓的碳化物顆粒的安排；為往后的冷加工及結(jié)尾的淬回火作安排預(yù)備.當(dāng)前；除少數(shù)公司運(yùn)用周期式設(shè)備外；遍及運(yùn)用的是無(wú)保氣氛的單通道推桿式等溫退火爐.退火的安排和硬度操控已比擬老練牢靠；可較簡(jiǎn)單地把退火安排操控在JB1255規(guī)范中的2～3級(jí)或細(xì)點(diǎn)安排.存在的難題是能耗偏高、退火后氧化脫碳嚴(yán)峻.這些年；從節(jié)能的視點(diǎn)動(dòng)身；開(kāi)發(fā)了油電復(fù)合加熱等溫退火爐、雙室首尾并置（水平或上下）的等溫退火爐；節(jié)能作用明顯；應(yīng)大力推行，一起；跟著毛坯精細(xì)成形工藝和設(shè)備的呈現(xiàn)；開(kāi)端選用氮基保氣氛等溫退火爐；以削減退火進(jìn)程中的氧化脫碳；下降原材料的耗費(fèi)和機(jī)加工本錢(qián).
2。 高碳鉻軸承鋼的馬氏體淬回火
慣例的高碳鉻軸承鋼馬氏體淬回火工藝的展開(kāi)首要分3個(gè)方面：一是展開(kāi)淬回火工藝參數(shù)對(duì)安排和功能影響的基礎(chǔ)性研討；如淬回火進(jìn)程中的安排轉(zhuǎn)變、剩余奧氏體的分化、淬回火后的耐性與疲憊功能等，二是淬回火的工藝功能的研討；如淬火條件對(duì)尺度和變形的影響、尺度安穩(wěn)性等，三是撤銷(xiāo)氧化或保氣氛加熱；推行可控氣氛加熱.
2。1 安排與功能
慣例馬氏體淬火后的安排為馬氏體、剩余奧氏體和未溶（殘留）碳化物組成.軸承鋼淬火后馬氏體基體含碳量為0。55%左右；安排形狀通常為板條和片狀馬氏體的混合安排；或稱介于二者之間的中心形狀 棗核狀馬氏體；軸承職業(yè)上所謂的隱晶馬氏體、結(jié)晶馬氏體，其亞布局首要為位錯(cuò)纏結(jié)以及少數(shù)的孿晶.隨淬火溫度升高或保溫時(shí)刻延伸；安排形狀逐漸由隱晶→結(jié)晶→細(xì)微針狀過(guò)度.通常淬火后的正常安排為隱晶+結(jié)晶+細(xì)微針狀馬氏體的混合物.一旦呈現(xiàn)很多顯著的針狀馬氏體；則安排為不合格安排；應(yīng)設(shè)法避免.
關(guān)于淬回火對(duì)功能的影響；國(guó)內(nèi)外也進(jìn)行了很多研討.洛陽(yáng)軸承研討地點(diǎn)20世紀(jì)80年代展開(kāi)了“GCr15鋼熱處置工藝的研討”.研討成果標(biāo)明：淬火加熱為835~865℃、回火為150~180℃r；能取得較好的綜力學(xué)功能和觸摸疲憊壽數(shù)；845℃淬火r；壓碎載荷最高；疲憊壽數(shù)最長(zhǎng)，隨回火溫度升高和保溫時(shí)刻的延伸；硬度下降；強(qiáng)度和耐性進(jìn)步.對(duì)有特別需求的零件或選用較高溫度回火以進(jìn)步軸承的運(yùn)用溫度；或在淬火與回火之間進(jìn)行-50~-78℃的冷處置以進(jìn)步軸承的尺度安穩(wěn)性；或進(jìn)行馬氏體分級(jí)淬火以安穩(wěn)剩余奧氏體取得高的尺度安穩(wěn)性和較高的耐性.軸承鋼淬火加熱后在250℃進(jìn)行短時(shí)分級(jí)等溫空冷；接著進(jìn)行180℃回火；或在馬氏體轉(zhuǎn)變溫度等溫（馬氏體等溫淬火）；可使淬后的馬氏體中碳濃度散布更為均勻；添加安穩(wěn)的剩余奧氏體量；沖擊耐性比慣例淬回火進(jìn)步一倍.
當(dāng)前；國(guó)外的軸承遍及選用所謂的個(gè)性化描繪；即供給軸承前對(duì)軸承的工況條件進(jìn)行調(diào)查；對(duì)準(zhǔn)工況展開(kāi)對(duì)準(zhǔn)性描繪；對(duì)熱處置質(zhì)量也提出對(duì)準(zhǔn)性的需求；已使軸承壽數(shù)最長(zhǎng).國(guó)內(nèi)對(duì)軸承零件的熱處置需求統(tǒng)一按JB1255操控；相對(duì)較為粗暴；非個(gè)性化.應(yīng)對(duì)準(zhǔn)軸承工況細(xì)化需求；并注重內(nèi)外圈與翻滾體的硬度匹配.
2。2 慣例馬氏體淬火的展開(kāi)意向
當(dāng)前；軸承零件的慣例馬氏體淬火多選用鑄鏈爐、網(wǎng)帶爐等接連淬火設(shè)備；淬火后的安排、硬度等目標(biāo)很簡(jiǎn)單操控在所希望的范圍內(nèi).對(duì)此類(lèi)淬火工藝；往后的展開(kāi)方向有以下兩方面：
2。3。1 淬火變形的操控
淬火加熱設(shè)備根本選用了保氣氛或可控氣氛；能夠確保不脫碳；或依據(jù)需求進(jìn)行復(fù)碳或滲碳；然后能夠大大緊縮熱處置后的加工余量.但加工余量的可緊縮程度往往又遭到淬火變形的制約.當(dāng)前；淬火變形（尤其是畸變）成為操控加工余量的首要要素，且對(duì)密封防塵軸承的套圈；淬火畸變將影響防塵蓋的壓入；進(jìn)而影響密封功能.因而；減小淬火畸變或完成零畸變將是慣例馬氏體淬火需求處置的首要難題.因影響淬火畸變的要素繁復(fù)；變形的機(jī)理較為雜亂；所以；每個(gè)出產(chǎn)廠家應(yīng)依據(jù)自身的設(shè)備和產(chǎn)物特色等多方面的要素；從出產(chǎn)實(shí)踐中探究出一些操控畸變的、卓有成效的辦法；如操控工件的擺放、入油辦法、淬火油及油溫、拌和等；完成少、無(wú)畸變淬火.
2。3。2 剩余應(yīng)力及剩余奧氏體的操控和鑒定
我國(guó)當(dāng)前的熱檢規(guī)范中；對(duì)剩余應(yīng)力和剩余奧氏體沒(méi)有鑒定目標(biāo)約束.很多的研討標(biāo)明：剩余應(yīng)力影響零件的觸摸疲憊功能、耐性和磨削裂紋；恰當(dāng)?shù)氖Ｓ鄩簯?yīng)力能夠進(jìn)步觸摸疲憊壽數(shù)、避免磨削及裝置裂紋的發(fā)作，剩余奧氏體下降尺度安穩(wěn)性；其影響程度與剩余奧氏體自身的安穩(wěn)性、數(shù)量和存在部位有關(guān).但過(guò)量的剩余奧氏體能夠進(jìn)步斷裂耐性和觸摸疲憊功能.多家國(guó)外的聞名軸承公司已把剩余應(yīng)力和剩余奧氏體列入熱處置操控目標(biāo).因而；進(jìn)一步展開(kāi)剩余應(yīng)力和剩余奧氏體對(duì)熱處置后功能的影響及其機(jī)理的研討、展開(kāi)淬回火工藝對(duì)剩余應(yīng)力和剩余奧氏體影響的研討；進(jìn)而依據(jù)軸承的工況提出剩余應(yīng)力和剩余奧氏體的操控目標(biāo)等等；將是我國(guó)軸承職業(yè)熱處置研討的首要方向之一.
3。 貝氏體等溫淬火
貝氏體等溫淬火是這些年國(guó)內(nèi)軸承職業(yè)研討的熱門(mén).自20世紀(jì)80年代開(kāi)端；洛陽(yáng)軸承研討所與重慶軸承廠協(xié)作；開(kāi)端了貝氏體等溫淬火在鐵路軸承上的運(yùn)用研討；隨后與沙河軋機(jī)軸承廠展開(kāi)了貝氏體等溫淬火在軋機(jī)軸承上的運(yùn)用研討；均取得了杰出的作用；并在JB1255-1991中引進(jìn)貝氏體等溫淬火關(guān)聯(lián)的引薦性技能需求.一起；軸承職業(yè)也開(kāi)端了貝氏體等溫淬火的推行運(yùn)用研討.借助于國(guó)家“八五”重點(diǎn)公司技能開(kāi)發(fā)項(xiàng)目“鐵路客車(chē)軸承”；有關(guān)單位對(duì)貝氏體等溫淬火的安排與功能進(jìn)行了較為體系的研討；并成功地運(yùn)用于準(zhǔn)高速鐵路軸承的出產(chǎn)中.2001年在修訂JB1255時(shí)；正式將貝氏體等溫淬火的技能內(nèi)容列入規(guī)范正式條文.貝氏體淬火工藝在軋機(jī)、機(jī)車(chē)、鐵客等軸承上得到較為廣泛的推行運(yùn)用.
貝氏體安排的杰出特色是沖擊耐性、斷裂耐性、耐磨性、尺度安穩(wěn)性好；外表剩余應(yīng)力為壓應(yīng)力.因而適用于裝置過(guò)盈量大、執(zhí)役條件差的軸承；如接受大沖擊負(fù)荷的鐵路、軋機(jī)、起重機(jī)等軸承；光滑條件不良的礦山運(yùn)送機(jī)械或礦山裝卸體系、煤礦用軸承等.高碳鉻軸承鋼BL等溫淬火工藝已在鐵路、軋機(jī)軸承上得到成功運(yùn)用；取得了較好作用.
在鐵路、軋機(jī)軸承出產(chǎn)中；因?yàn)樘兹Τ叨却蟆⒎至恐兀挥痛慊饡r(shí)馬氏體安排脆性大；為使淬火后取得高硬度常采納強(qiáng)冷卻辦法；成果招致淬火微裂紋，因?yàn)轳R氏體淬火后外表為拉應(yīng)力；在磨加工時(shí)磨削應(yīng)力的疊加使全體應(yīng)力水平進(jìn)步；易構(gòu)成磨削裂紋；構(gòu)成批量廢品.而貝氏體淬火時(shí)；因?yàn)樨愂象w安排比M安排耐性好得多；一起外表構(gòu)成高達(dá)-400～-500MPa的壓應(yīng)力；極大地減小了淬火裂紋傾向[16]，在磨加工時(shí)外表壓應(yīng)力抵消了有些磨削應(yīng)力；使全體應(yīng)力水平下降；大大削減了磨削裂紋.
SKF公司把高碳鉻軸承鋼貝氏體等溫淬火工藝首要運(yùn)用于鐵路軸承、軋機(jī)軸承以及在特別工況下運(yùn)用的軸承；一起開(kāi)發(fā)了合適于貝氏體淬火的鋼種（SKF24、SKF25、100Mo7）.其淬火時(shí)選用較長(zhǎng)的等溫時(shí)刻；淬后得到全下貝氏體安排.邇來(lái)；SKF又研發(fā)出一種新鋼種775V；并經(jīng)過(guò)特別的等溫淬火得到更均勻的下貝氏體；淬后硬度添加的一起其耐性比慣例等溫淬火進(jìn)步60%；耐磨性進(jìn)步了3倍；處置的套圈壁厚超越100mm.
有些等溫后得到馬氏體/貝氏體復(fù)合安排的功能尚有爭(zhēng)議；如BL的含量多少為最佳等.即便有一最佳含量；在出產(chǎn)實(shí)踐中怎么操控；且復(fù)合安排在等溫后還需進(jìn)行一次附加回火；添加了出產(chǎn)本錢(qián).別的；就貝氏體等溫淬火而言；盡管對(duì)其工藝、安排、功能進(jìn)行了較為體系的研討；但在大力推行此工藝的一起；應(yīng)注重該工藝的約束；并非所有的軸承零件均合適貝氏體等溫淬火.還應(yīng)展開(kāi)貝氏體等溫淬火用鋼的開(kāi)發(fā)；進(jìn)一步進(jìn)步貝氏體等溫淬火后的功能，展開(kāi)替代硝鹽等溫的熱處置設(shè)備的研發(fā)；削減環(huán)境污染等等.
4。 特別熱處置
高碳鉻軸承鋼通常是全體淬硬；淬后的剩余應(yīng)力為外表拉應(yīng)力狀況；易構(gòu)成淬火裂紋、下降軸承的運(yùn)用功能.一類(lèi)特別熱處置是經(jīng)過(guò)對(duì)高碳鉻軸承鋼進(jìn)行滲碳、滲氮或碳氮共滲；進(jìn)步表層的碳、氮含量；下降外表層的Ms點(diǎn)；在淬火進(jìn)程中外表后發(fā)作轉(zhuǎn)變而構(gòu)成外表壓應(yīng)力；進(jìn)步耐磨性及翻滾觸摸疲憊功能[17；18].另一方面；經(jīng)過(guò)必定的辦法使熱處置后的軸承零件中保存必定量安穩(wěn)的剩余奧氏體；使用易變形的剩余奧氏體下降壓痕的邊緣效應(yīng)；使起源于壓痕邊緣的外表疲憊源不易構(gòu)成和擴(kuò)大；然后進(jìn)步軸承在污染條件下的觸摸疲憊壽數(shù).通常；在淬火加熱時(shí)；經(jīng)過(guò)操控氣氛的碳（氮）勢(shì)；可到達(dá)以上意圖.NSK的NSJ2鋼[19]及KOYO的SH技能[20]正是根據(jù)這一理論開(kāi)發(fā)的.
另一類(lèi)特別熱處置辦法是選用基體碳含量較高（0。4%）的高耐性滲碳鋼并協(xié)作特別的滲碳或碳氮共滲熱處置.首要；對(duì)滲碳鋼的成分進(jìn)行調(diào)整：在確保耐性的前提下進(jìn)步基體碳含量以進(jìn)步基體強(qiáng)度；一起進(jìn)步Si、Mn含量以進(jìn)步剩余奧氏體的安穩(wěn)性；參加Mo以細(xì)化碳化物、碳氮化物.其次是嚴(yán)格操控滲碳或碳氮共滲工藝；使零件處置后在其外表得到較多的剩余奧氏體（約30%~35%）和很多細(xì)微的碳化物、碳氮化物.一方面；很多細(xì)微的碳化物、碳氮化物可確保外表的硬度和耐磨性使壓痕不易構(gòu)成，另一方面；即便構(gòu)成壓痕；較多的安穩(wěn)剩余奧氏體也可下降其邊緣效應(yīng)；阻礙疲憊源的構(gòu)成和擴(kuò)大.根據(jù)這一理論；NSK、KOYO分別開(kāi)發(fā)了TF系列技能（HTF、STF、NTF）和KE技能；大大進(jìn)步了軸承在污染光滑條件下的壽數(shù).如NSK選用HTF技能出產(chǎn)的圓錐滾子軸承在污染光滑條件下的疲憊壽數(shù)為通常軸承的10倍[21].NSK等公司在多種新開(kāi)發(fā)的軸承產(chǎn)物中運(yùn)用了特別熱處置技能.
這些年；洛陽(yáng)軸承研討所與有關(guān)單位協(xié)作；展開(kāi)了高碳鉻軸承鋼的特別熱處置工藝研討；一起還獨(dú)家展開(kāi)了中碳合金鋼特別熱處置工藝的研討.開(kāi)端的研討成果標(biāo)明：經(jīng)過(guò)特別熱處置能夠明顯經(jīng)過(guò)觸摸疲憊壽數(shù).這一工藝將在軸承職業(yè)具有嚴(yán)重的推行價(jià)值；并將成為我國(guó)軸承職業(yè)研討和運(yùn)用的熱門(mén)技能.
5。 外表改性技能
5。1 離子寫(xiě)入
美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室從1979年起進(jìn)行了軸承零件離子寫(xiě)入的研討；英國(guó)、丹麥和葡萄牙等國(guó)從1989年開(kāi)端進(jìn)行與美國(guó)海軍實(shí)驗(yàn)室類(lèi)似的作業(yè).成果標(biāo)明：寫(xiě)入鉻離子能明顯進(jìn)步M50鋼的抗腐蝕功能；并且抗觸摸疲憊功能也有所進(jìn)步，此外還用注人硼離子來(lái)進(jìn)步外表軸承的抗磨損才能，對(duì)軸承鋼52100進(jìn)行氮等離子源離子寫(xiě)入（PSⅡ）后在外表構(gòu)成薄層氮化物；可進(jìn)步軸承鋼的耐蝕性；用于替代貴重的不銹鋼，對(duì)SUS440C不銹鋼球軸承進(jìn)行氮、硼離子寫(xiě)入可減小球軸承細(xì)小搖擺的微振磨損及軸承的塵埃排放；別的；對(duì)不銹鋼進(jìn)行（Ti+N）或（Ta+N）等離子體浸沒(méi)離子寫(xiě)入（PSⅢ）可明顯進(jìn)步其顯微硬度、耐磨性和壽數(shù).
我國(guó)軸承職業(yè)從20世紀(jì)80年代開(kāi)端離子寫(xiě)入在軸承上的運(yùn)用研討；并成功運(yùn)用于航空、航天范疇；取得了杰出的作用.
5。2 外表涂覆
外表涂覆技能包含：物理氣相堆積（PVD）、化學(xué)氣相堆積（CVD）、射頻濺射（RF）、離子噴涂（Plasma spraying coating, PSC）、化學(xué)鍍等.PVD與CVD比較；其工藝進(jìn)程中被處置工件的溫生低；鍍后不需再進(jìn)行熱處置；在軸承零件的外表處置中得到較廣泛的運(yùn)用.100Cr6、440C等鋼制軸承零件經(jīng)PVD、CVD或RF鍍TiC、TiN、TiAlN硬膜或MoS2類(lèi)軟膜等后；可進(jìn)步軸承零件的耐磨性、觸摸疲憊抗力；下降外表摩擦系數(shù).
SKF公司這些年開(kāi)發(fā)了兩種涂鍍技能：一是選用PVD在軸承套圈及翻滾體外表鍍硬度極高的金剛石布局的碳（Diamond-Like Carbon, DLC）；外表硬度比淬硬軸承鋼高40%~80%、摩擦系數(shù)類(lèi)似于PTFE或MoS2；具有自光滑特性；且與基體聯(lián)系杰出、無(wú)脫落；軸承壽數(shù)、耐磨性大幅度進(jìn)步；在斷油的情況下仍可正常作業(yè)；被稱為“No Wear bearing”， 二是選用PSC在軸承的外圈外圓面噴涂一層100μm厚的氧化鋁；使軸承的絕緣才能高達(dá)1000V以上；經(jīng)過(guò)添加氧化鋁的厚度使軸承具有更高絕緣才能.涂鍍的氧化鋁與基體聯(lián)系結(jié)實(shí)；還可進(jìn)步軸承的耐蝕性；鍍后的軸承（INSOCOATTM bearing）可像通常軸承相同進(jìn)行裝置.
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