滾動軸承鋼及其熱處理

滾動軸承鋼及其熱處理第1頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

鋼的熱處理第2頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月一、熱處理概述

將固態(tài)的金屬通過加熱保溫

冷卻的方法，改變其內(nèi)部的組

織結(jié)構(gòu)，從而獲得使用性能的一種工藝方法。第3頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、鋼的退火與正火

1、退火：退火是將鋼加熱到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以上某一溫

度，保溫一定時間,然后隨爐冷卻500℃以下出爐空冷，以獲得接近于平衡狀態(tài)組織的一種工藝方法。

2、正火：正火是鋼加熱到Ac3或Accm以上某一溫度，保溫一定時間，使鋼的組織全部奧氏體化，然后從爐中取出，在空氣中冷卻的一種工藝法。

退火與正火通常用于毛坯另件的預(yù)備熱處理。其目在于：

①改善或消除鋼在鑄造、軋制、鍛造、焊接過程中所造成的各種組織缺陷。

②細化晶粒，為最終熱處理做好組織準(zhǔn)備。

③降低硬度，改善組織，便于切削加工。

退火后組織正火后組織

第4頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

三、鋼的淬火與回火

1、淬火:

1)、概述：

淬火：淬火是將鋼或合金加熱到臨界溫度Ac1或Ac3以上30～50℃，保溫一定時間，使鋼的組織全部或大部分奧氏體化，然后在水或油等介質(zhì)中快速冷卻，以得到高硬度的淬火馬氏體工藝方法。

2）、目的：

①提高硬度和耐磨性；

②提高彈性；

③提高強韌性；

④提高耐蝕性和耐熱性。

總之，鋼的強度、硬度、耐磨性、彈性、韌性、疲勞強度等等，都可以利用淬火與回火使之大大提高，所以，淬火是強化鋼鐵的主要手段之一。

第5頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月3）、淬火溫度的選擇：

選擇淬火溫度的原則是獲得均勻細小的奧氏體。

亞共析鋼：t=Ac3+（30～50）℃，組織為馬氏體。

共析鋼和過共析鋼：t=Ac1+（30～50）℃，組織為細馬氏體加顆粒狀滲碳體和少量殘余奧氏體。

合金鋼：一般淬火溫度為臨界點以上50～100℃。提高淬火溫度有利于合金元素在奧氏體中充分溶解和均勻。

第6頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月4）、淬火方法：

常用的淬火操作方式有四種：

單液淬火、雙介質(zhì)淬火、馬氏體分級淬火、貝氏體等溫。

1單液淬火：將鋼加熱到奧氏體后，在一種淬火介質(zhì)中冷卻的淬火稱為單液淬火。一般情況下，碳鋼采用水淬（包括各種水溶液）。合金鋼采用油淬（包括冷卻能力與油相近似的其它介質(zhì)），直徑小于5毫米的碳鋼零件也可采用油淬。

2雙介質(zhì)淬火：將鋼加熱到奧氏體化后，先在冷卻能力較強的介質(zhì)（如水）中，待其冷卻到Ms點稍上，即300～400℃時，立即轉(zhuǎn)入另一種冷卻速度較弱的淬火介質(zhì)（如油或空氣）中進行冷卻，以降低馬氏體區(qū)的冷速，從而減小淬火應(yīng)力，防止開裂變形，直至馬氏體轉(zhuǎn)變結(jié)束，稱為雙液淬火。

生產(chǎn)中常用是水—油雙液淬火（水淬油冷），有時也用水—空氣雙液淬火（水淬空冷)。

第7頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

淬火后的組織（板條馬氏體）第8頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

2、回火

回火是將淬火后的鋼重新加熱到A1以下的某一溫度，保溫一定時間后，在油或空氣中冷卻的一種熱處理工藝。

(1)低溫回火（150～250℃）。低溫回火的組織為回火馬氏體，

能降低內(nèi)應(yīng)力和脆性，并保持高硬度和耐磨性。用于工具、模具、軸承、

滲碳件及經(jīng)表面淬火的工件。

(2)中溫回火（350～500℃）

中溫回火的組織為回火索氏體，具有較高彈性和一定韌性，主要用于彈簧的處理。

(3)高溫回火（500～650℃）

高溫回火組織為回火索氏體，具有良好的綜合力學(xué)性能。習(xí)慣上將淬火加高溫回火相結(jié)合的熱理處稱作調(diào)質(zhì)處理，簡稱“調(diào)質(zhì)”。調(diào)質(zhì)廣泛用于處理重要的結(jié)構(gòu)零件，如軸、齒輪等。第9頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月滾動軸承鋼及其熱處理第10頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月一、軸承分類滑動軸承滾動軸承在滑動摩擦下工作的軸承在滾動摩擦下工作的軸承第11頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月滑動軸承特點：工作平穩(wěn)、可靠、無噪聲。在液體潤滑條件下，滑動表面被潤滑油分開而不發(fā)生直接接觸，還可以大大減小摩擦損失和表面磨損，油膜還具有一定的吸振能力。結(jié)構(gòu)：軸頸、軸瓦、軸承襯滑動軸承材料：軸承合金（巴氏合金）、耐磨鑄鐵、銅基和鋁基合金、粉末冶金材料、塑料、橡膠、硬木和碳-石墨，聚四氟乙烯、改性聚甲醛應(yīng)用：一般在低速重載工況條件下，或者是維護保養(yǎng)及加注潤滑油困難的運轉(zhuǎn)部位。第12頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月滾動軸承特點：使用維護方便，工作可靠，起動性能好，在中等速度下承載能力較高。與滑動軸承比較，滾動軸承的徑向尺寸較大，減振能力較差，高速時壽命低，聲響較大。結(jié)構(gòu)：外圈，內(nèi)圈，滾動體和保持架滾動軸承材料：套圈和滾動體通常采用強度高、耐磨性好的滾動軸承鋼應(yīng)用：一般在中速、輕載工況條件下第13頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月二、滾動軸承結(jié)構(gòu)（1）內(nèi)圈（2）外圈（3）滾動體（4）保持架（1）、（2）、（3）均為滾動軸承鋼（4）為低碳鋼（球軸承）和有色金屬（滾柱軸承）第14頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月1、高的接觸應(yīng)力（可高達3000~35000MPa）并且有滾動和滑動磨損和接觸疲勞→表面具有高硬度、耐磨性和接觸疲勞強度選材：高碳鋼失效形式:三、滾動軸承服役條件第15頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月2、對于尺寸較大的軸承，承受的力也很大，并且還會有一定的沖擊選材：滲碳鋼斷裂失效形式:→大的軸承要有較高的韌性

滾動軸承鋼必須有高而均勻的耐磨性，高的彈性極限和接觸疲勞強度，足夠的韌性和淬透性，同時在大氣和潤滑劑中具有一定的抗腐蝕能力。第16頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月四、軸承鋼的化學(xué)成分1、0.95~1.1%C2、0.4~1.65%Cr淬透性和耐磨性（Fe，Cr）3C3、0.45~0.75%Si0.95~1.25%Mn提高淬透性4、P<0.025%S<0.025%減少夾雜物，提高疲勞壽命GCr9GCr15GCr9SiMnGCr15SiMn常用鋼號淬透性增加第17頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月五、軸承鋼熱處理特點目的：如果終鍛溫度比較高和鍛造后冷卻速度比較慢，會出現(xiàn)網(wǎng)狀碳化物的缺陷。這種網(wǎng)狀碳化物在球化退火時不易被消除，需要在球化退火前用正火工藝進行消除。網(wǎng)狀滲碳體（一）正火和球化退火1、正火第18頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月900~950℃空冷或風(fēng)冷索氏體270~390HB正火工藝得到均勻A網(wǎng)狀滲碳體第19頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月目的：1、便于切削加工207~229HBS2、為淬火作組織準(zhǔn)備粒狀珠光體在加熱時滲碳體不容易溶解，得到含碳量為0.45~0.6%左右的A+未溶滲碳體，滲碳體呈細小球狀均勻分布在奧氏體基體上，奧氏體晶粒非常細小，淬火后得到隱針M和均勻分布在M上的未溶碳化物，硬度、接觸疲勞強度和耐磨性都很高。2、球化退火第20頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月球化退火工藝780~810℃1~2h710~720℃3~4h第21頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）淬火和回火

淬火加熱溫度對高碳鋼組織和性能影響非常大。當(dāng)加熱溫度高于Ac1后，隨加熱溫度升高，會發(fā)生如下變化：1、加熱溫度對組織和性能的影響1、奧氏體的含碳量2、殘余奧氏體3、晶粒隨A含碳量不斷升高，馬氏體硬度不斷升高，韌性降低。殘余奧氏體含量不斷升高，導(dǎo)致淬火后硬度略有降低。晶粒不斷長大，淬火后組織由隱針M變?yōu)榇执笸哥R狀M，強度和韌性降低。第22頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月820~840℃油冷溫度時間150~170℃回火1~3次2、淬火、回火工藝第23頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）冷處理

對于精密軸承，要求殘余A要少，否則在使用過程中因殘余A轉(zhuǎn)變?yōu)镸而使尺寸變化。淬火后立即冷到-79~-80℃保持1~2h，回火后可使殘余A減少到5%左右。冷處理后可使硬度提高2HRC左右。多次回火也可以使尺寸穩(wěn)定。

對精密軸承，磨削后還要進行時效處理，在低于回火溫度的溫度下保溫5~10h，消除內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定尺寸。（四）時效處理第24頁，課件共27頁，創(chuàng)作于2023年2月

對于高速鐵路軸承和礦山、冶金機械上使用的軸承，承受載荷大，對韌性要求高。為了提高韌性，可以采用等溫淬火方法進行處理。硝鹽等溫時間根據(jù)B下量而定空冷回火（五）等溫淬火

等溫溫度選在Ms點附近，得到M+B下+A’+K。A1MS時間溫度℃第2