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國(guó)外機(jī)械職業(yè)軸承熱處置辦法(上)
來(lái)源:海力軸承網(wǎng) 時(shí)間:2013-04-02
熱處置質(zhì)量好壞直接關(guān)系著后續(xù)的加工質(zhì)量致使結(jié)尾影響零件的運(yùn)用功能及壽數(shù)；一起熱處置又是機(jī)械職業(yè)的動(dòng)力消耗大戶和污染大戶.這些年；跟著科學(xué)技能的前進(jìn)及其在熱處置方面的運(yùn)用；熱處置技能的展開(kāi)首要表如今以下幾個(gè)方面：
(1)衛(wèi)生熱處置
熱處置出產(chǎn)構(gòu)成的廢水、廢氣、廢鹽、粉塵、噪聲及電磁輻射等均會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成污染.處置熱處置的環(huán)境污染難題；實(shí)施衛(wèi)生熱處置(或稱綠色環(huán)保熱處置)是發(fā)達(dá)國(guó)家熱處置技能展開(kāi)的方向之一.為削減SO2、CO、CO2、粉塵及煤渣的排放；已根本根絕運(yùn)用煤作燃料；重油的運(yùn)用量也越來(lái)越少；改用輕油的居多；天然氣仍然是最理想的燃料.焚燒爐的廢熱運(yùn)用已到達(dá)很高的程度；焚燒器布局的優(yōu)化和空-燃比的嚴(yán)厲操控確保了合理焚燒的前提下；使NOX和CO下降到最低極限，運(yùn)用氣體滲碳、碳氮共滲及真空熱處置技能代替鹽浴處置以削減廢鹽及含CN-有毒物對(duì)水源的污染，選用水溶性組成淬火油代替有些淬火油；選用生物可降解植物油代替有些礦物油以削減油污染.
(2)精細(xì)熱處置
精細(xì)熱處置有兩方面的意義：一方面是依據(jù)零件的運(yùn)用需求、資料、布局尺度；運(yùn)用物理冶金常識(shí)及領(lǐng)先的計(jì)算機(jī)模仿和檢測(cè)技能；優(yōu)化工藝參數(shù)；到達(dá)所需的功能或最大極限地發(fā)揚(yáng)資料的潛力，另一方面是充沛確保優(yōu)化工藝的安穩(wěn)性；完結(jié)產(chǎn)品質(zhì)量分散度很小(或?yàn)榱?及熱處置畸變?yōu)榱?
(3)節(jié)能熱處置
科學(xué)的出產(chǎn)和動(dòng)力管理是動(dòng)力有用運(yùn)用的最有潛力的要素；樹(shù)立專業(yè)熱處置廠以確保滿負(fù)荷出產(chǎn)、充沛發(fā)揚(yáng)設(shè)備才能是科學(xué)管理的挑選.在熱處置動(dòng)力布局方面；優(yōu)先挑選一次動(dòng)力，充沛運(yùn)用廢熱、余熱，選用耗能低、周期短的工藝代替周期長(zhǎng)、耗能大的工藝等.
(4)少無(wú)氧化熱處置
由選用保氣氛加熱代替氧化氣氛加熱到準(zhǔn)確操控碳勢(shì)、氮?jiǎng)莸目煽貧夥占訜幔粺崽幹煤罅慵墓δ艿玫角斑M(jìn)；熱處置缺點(diǎn)如脫碳、裂紋等大大削減；熱處置后的精加工留量削減；前進(jìn)了資料的運(yùn)用率和機(jī)加工功率.真空加熱氣淬、真空或低壓滲碳、滲氮、氮碳共滲及滲硼等可顯著改進(jìn)質(zhì)量、削減畸變、前進(jìn)壽數(shù).
軸承零件的熱處置質(zhì)量操控在整個(gè)機(jī)械職業(yè)是最為嚴(yán)厲的.軸承熱處置在曩昔的20來(lái)年里取得了很大的前進(jìn)；首要表如今以下幾個(gè)方面：熱處置基礎(chǔ)理論的研討，熱處置工藝及運(yùn)用技能的研討，新式熱處置配備及關(guān)聯(lián)技能的開(kāi)發(fā).
1高碳鉻軸承鋼的退火
高碳鉻軸承鋼的球化退火是為了取得鐵素體基體上均勻散布著細(xì)、小、勻、圓的碳化物顆粒的安排；為今后的冷加工及結(jié)尾的淬回火作安排預(yù)備.傳統(tǒng)的球化退火工藝是在略高于Ac1的溫度(如GCr15為780~810℃)保溫后隨爐緩慢冷卻(25℃/h)至650℃以下出爐空冷.該工藝熱處置時(shí)刻長(zhǎng)(20h以上)[1]；且退火后碳化物的顆粒不均勻；影響今后的冷加工及結(jié)尾的淬回火安排和功能.之后；依據(jù)過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變特色；開(kāi)發(fā)等溫球化退火工藝：在加熱后快冷至Ar1以下某一溫度范圍內(nèi)(690~720℃)進(jìn)行等溫；在等溫過(guò)程中完結(jié)奧氏體向鐵素體和碳化物的轉(zhuǎn)變；轉(zhuǎn)變完結(jié)后可直接出爐空冷.該工藝的長(zhǎng)處是節(jié)約熱處置時(shí)刻(整個(gè)工藝約12~18h),處置后的安排中碳化物細(xì)微均勻.另一種節(jié)約時(shí)刻的工藝是重復(fù)球化退火：第一次加熱到810℃后冷卻至650℃；再加熱到790℃后冷卻到650℃出爐空冷.該工藝雖可節(jié)約必定的時(shí)刻；但工藝操作較繁.
2高碳鉻軸承鋼的馬氏體淬回火
2。1慣例馬氏體淬回火的安排與功能
近20年來(lái)；慣例的高碳鉻軸承鋼的馬氏體淬回火工藝的展開(kāi)首要分兩個(gè)方面：一方面是展開(kāi)淬回火工藝參數(shù)對(duì)安排和功能的影響；如淬回火過(guò)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[2~10]，另一方面是淬回火的工藝功能；如淬火條件對(duì)尺度和變形的影響、尺度安穩(wěn)性等[11~13].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.其間；馬氏體的安排形狀又可分為兩類(lèi)：在金相顯微鏡下(擴(kuò)大倍數(shù)通常低于1000倍)；馬氏體可分為板條狀馬氏體和片狀馬氏體兩類(lèi)典型安排；通常淬火后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)，在高倍電鏡下；其亞布局可分為位錯(cuò)纏結(jié)和孿晶.其詳細(xì)的安排形狀首要取決于基體的碳含量；奧氏體溫度越高；原始安排越不安穩(wěn)；則奧氏體基體的碳含量越高；淬后安排中剩余奧氏體越多；片狀馬氏體越多；尺度越大；亞布局中孿晶的份額越大；且易構(gòu)成淬火顯微裂紋.通常；基體碳含量低于0。3%時(shí)；馬氏體首要是位錯(cuò)亞布局為主的板條馬氏體，基體碳含量高于0。6%時(shí)；馬氏體是位錯(cuò)和孿晶混合亞布局的片狀馬氏體，基體碳含量為0。75%時(shí)；呈現(xiàn)帶有顯著中脊面的大片狀馬氏體；且片狀馬氏體成長(zhǎng)時(shí)彼此碰擊處帶有顯微裂紋[8].與此一起；隨奧氏體化溫度的前進(jìn)；淬后硬度前進(jìn)；耐性下降；但奧氏體化溫度過(guò)高則因淬后剩余奧氏體過(guò)多而招致硬度下降.
慣例馬氏體淬火后的安排中剩余奧氏體的含量通常為6~15%；剩余奧氏體為軟的亞安穩(wěn)相；在必定的條件下(如回火、天然時(shí)效或零件的運(yùn)用過(guò)程中)；其失穩(wěn)發(fā)作分化為馬氏體或貝氏體.分化帶來(lái)的結(jié)果是零件的硬度前進(jìn)；耐性下降；尺度發(fā)作改變而影響零件的尺度精度乃至正常作業(yè).對(duì)尺度精度需求較高的軸承零件；通常期望剩余奧氏體越少越好；如淬火后進(jìn)行彌補(bǔ)水冷或深冷處置；選用較高溫度的回火等[12~14].但剩余奧氏體可前進(jìn)耐性和裂紋擴(kuò)大抗力；必定的條件下；工件表層的剩余奧氏體還可下降觸摸應(yīng)力會(huì)集；前進(jìn)軸承的觸摸疲憊壽數(shù)；這種狀況下在工藝和資料的成分上采納必定的辦法來(lái)保存必定量的剩余奧氏體并前進(jìn)其安穩(wěn)性；如參加奧氏體安穩(wěn)化元素Si、Mn,進(jìn)行安穩(wěn)化處置等[15,16].
2。2慣例馬氏體淬回火工藝
慣例高碳鉻軸承鋼馬氏體淬回火為：把軸承零件加熱到830~860℃保溫后；在油中進(jìn)行淬火；之后進(jìn)行低溫回火.淬回火后的力學(xué)功能除淬前的原始安排、淬火工藝有關(guān)外；還很大程度上取決于回火溫度及時(shí)刻.隨回火溫度升高和保溫時(shí)刻的延伸；硬度下降；強(qiáng)度和耐性前進(jìn).可依據(jù)零件的作業(yè)需求挑選適宜的回火工藝：GCr15鋼制軸承零件：150~180℃，GCr15SiMn鋼制軸承零件：170~190℃.對(duì)有特殊需求的零件或選用較高溫度回火以前進(jìn)軸承的運(yùn)用溫度；或在淬火與回火之間進(jìn)行-50~-78℃的冷處置以前進(jìn)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.
不少專家對(duì)加熱過(guò)程中的轉(zhuǎn)變進(jìn)行了研討[2；7~9,17]；如奧氏體的構(gòu)成、奧氏體的再結(jié)晶、殘留碳化物的散布及運(yùn)用非球化安排作為原始安排等.G。Lowisch等[3；8]兩次奧氏體化后淬火的軸承鋼100Cr6的機(jī)械功能進(jìn)行了研討：首要；進(jìn)行1050℃奧氏體化并快冷至550℃保溫后空冷；得到均勻的細(xì)片狀珠光體；隨后進(jìn)行850℃二次奧氏體化、淬油；其淬后安排中馬氏體及碳化物的尺度細(xì)微、馬氏體基體的碳含量及剩余奧氏體含量較高；經(jīng)過(guò)較高溫度的回火使奧氏體分化；馬氏體中分出許多的微細(xì)碳化物；下降淬火應(yīng)力；前進(jìn)硬度、強(qiáng)耐性和軸承的承載才能.在觸摸應(yīng)力的效果下；其功能怎么；需進(jìn)行進(jìn)一步的研討；但可估測(cè)：其觸摸疲憊功能應(yīng)優(yōu)于慣例淬火.
酒井久裕等[7]對(duì)循環(huán)熱處置后的SUJ2軸承鋼的顯微安排及機(jī)械功能進(jìn)行了研討：先加熱到1000℃保溫0。5h使球狀碳化物固溶；然后；預(yù)冷至850℃淬油.接著重復(fù)1~10次由疾速加熱到750℃、保溫1min后油冷至室溫的熱循環(huán)；最終疾速加熱到680℃保溫5min油冷.此刻安排為超細(xì)鐵素體加細(xì)密的碳化物(鐵素體晶粒度小于2μm、碳化物小于0。2μm)；在710℃下呈現(xiàn)超塑性(開(kāi)裂延伸率可到500%)；可運(yùn)用資料的這一特性進(jìn)行軸承零件的溫加工成型.最終；加熱到800℃保溫淬油并進(jìn)行160℃回火.經(jīng)這種處置后；觸摸疲憊壽數(shù)L10比慣例處置大幅度前進(jìn)；其失效方法由慣例處置的早期失效型變?yōu)槟p失效型.
軸承鋼經(jīng)820℃奧氏體化后在250℃進(jìn)行短時(shí)分級(jí)等溫空冷；接著進(jìn)行180℃回火；可使淬后的馬氏體中碳濃度散布更為均勻；沖擊耐性比慣例淬回火前進(jìn)一倍.因而；В。В。БЁЛОЗЕРОВ等提出把馬氏體的碳濃度均勻程度可作為熱處置零件的彌補(bǔ)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[6].
2。3馬氏體淬回火的變形及尺度安穩(wěn)性
馬氏體淬回火過(guò)程中；因?yàn)榱慵鱾�(gè)部位的冷卻不均勻；不可避免地呈現(xiàn)熱應(yīng)力和安排應(yīng)力而招致零件的變形.淬回火后零件的變形(包含尺度改變和形狀改變)受許多要素影響；是一個(gè)適當(dāng)雜亂的難題.如零件的形狀與尺度、原始安排的均勻性、淬火前的粗加工狀況(車(chē)削時(shí)進(jìn)刀量的巨細(xì)、機(jī)加工的剩余應(yīng)力等)、淬火時(shí)的加熱速度與溫度、工件的擺放方法、入油方法、淬火介質(zhì)的特性與循環(huán)方法、介質(zhì)的溫度等均影響零件的變形.國(guó)內(nèi)外對(duì)此進(jìn)行了許多的研討；提出不少操控變形的辦法；如選用旋轉(zhuǎn)淬火、壓模淬火、操控零件的入油方法等[11,13；18].Beck等人的研討標(biāo)明：由蒸氣膜期間向歡騰期的轉(zhuǎn)變溫度過(guò)高時(shí)；大的冷速而發(fā)作大的熱應(yīng)力使低屈服點(diǎn)的奧氏體發(fā)作變形而招致零件的畸變.Lübben等人以為變形是單個(gè)零件或零件之間浸油不均勻構(gòu)成；尤其是選用新油是更易呈現(xiàn)這種景象.Tensi等人以為：在Ms點(diǎn)的冷卻速度對(duì)變形起決定性效果；在Ms點(diǎn)及以下溫度選用低的冷速可削減變形.Volkmuth等人[13]體系研討了淬火介質(zhì)(包含油及鹽浴)對(duì)圓錐滾子軸承內(nèi)外圈的淬火變形.結(jié)果標(biāo)明：因?yàn)槔鋮s方法不一樣；套圈的直徑將有不一樣程度的“增大”；且隨介質(zhì)溫度的前進(jìn)；套圈巨細(xì)端的直徑增大程度趨于共同；即“喇叭”狀變形減.保惶茲Φ耐衷脖湫(單一徑向平面內(nèi)的直徑變動(dòng)量Vdp、VDp)減.荒諶σ蚋斬冉洗螅黃潯湫渦∮諭餿.
馬氏體淬回火后零件的尺度安穩(wěn)性首要受三種不一樣轉(zhuǎn)變的影響[12,14]：碳從馬氏體晶格中搬遷構(gòu)成ε-碳化物、剩余奧氏體分化和構(gòu)成Fe3C；三種轉(zhuǎn)變彼此疊加.50~120℃之間；因?yàn)棣?碳化物的沉積分出；招致零件的體積縮.話懔慵150℃回火后已完結(jié)這一轉(zhuǎn)變；其對(duì)零件今后運(yùn)用過(guò)程中的尺度安穩(wěn)性的影響能夠疏忽100~250℃之間；剩余奧氏體分化；轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或貝氏體；將伴跟著體積漲大，200℃以上；ε-碳化物向滲碳體轉(zhuǎn)化；招致體積減少.研討也標(biāo)明：剩余奧氏體在外載效果下或較低的溫度下(乃至在室溫下)也可發(fā)作分化；招致零件尺度改變.因而；在實(shí)際運(yùn)用中；所有的軸承零件的回火溫度應(yīng)高于運(yùn)用溫度50℃；對(duì)尺度安穩(wěn)性需求較高的零件要盡量下降剩余奧氏體的含量；并選用較高的回火溫度.
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