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我國軸承零件熱處置難題及對策
來源:軸承網(wǎng) 時間:2018-06-01
1。 高碳鉻軸承鋼的退火
高碳鉻軸承鋼的抱負退火安排是鐵素體基體上散布著細、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.當前；除少數(shù)公司運用周期式設(shè)備外；遍及運用的是無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；可較簡單地把退火安排操控在JB1255規(guī)范中的2～3級或細點安排.存在的難題是能耗偏高、退火后氧化脫碳嚴峻.這些年；從節(jié)能的視點動身；開發(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；跟著毛坯精細成形工藝和設(shè)備的呈現(xiàn)；開端選用氮基保氣氛等溫退火爐；以削減退火進程中的氧化脫碳；下降原材料的耗費和機加工本錢.
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首要分3個方面：一是展開淬回火工藝參數(shù)對安排和功能影響的基礎(chǔ)性研討；如淬回火進程中的安排轉(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；如淬火條件對尺度和變形的影響、尺度安穩(wěn)性等，三是撤銷氧化或保氣氛加熱；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纏結(jié)以及少數(shù)的孿晶.隨淬火溫度升高或保溫時刻延伸；安排形狀逐漸由隱晶→結(jié)晶→細微針狀過度.通常淬火后的正常安排為隱晶+結(jié)晶+細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)于淬回火對功能的影響；國內(nèi)外也進行了很多研討.洛陽軸承研討地點20世紀80年代展開了“GCr15鋼熱處置工藝的研討”.研討成果標明：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，隨回火溫度升高和保溫時刻的延伸；硬度下降；強度和耐性進步.對有特別需求的零件或選用較高溫度回火以進步軸承的運用溫度；或在淬火與回火之間進行-50~-78℃的冷處置以進步軸承的尺度安穩(wěn)性；或進行馬氏體分級淬火以安穩(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℃進行短時分級等溫空冷；接著進行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步一倍.
當前；國外的軸承遍及選用所謂的個性化描繪；即供給軸承前對軸承的工況條件進行調(diào)查；對準工況展開對準性描繪；對熱處置質(zhì)量也提出對準性的需求；已使軸承壽數(shù)最長.國內(nèi)對軸承零件的熱處置需求統(tǒng)一按JB1255操控；相對較為粗暴；非個性化.應(yīng)對準軸承工況細化需求；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意向
當前；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、硬度等目標很簡單操控在所希望的范圍內(nèi).對此類淬火工藝；往后的展開方向有以下兩方面：
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，且對密封防塵軸承的套圈；淬火畸變將影響防塵蓋的壓入；進而影響密封功能.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)；變形的機理較為雜亂；所以；每個出產(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
我國當前的熱檢規(guī)范中；對剩余應(yīng)力和剩余奧氏體沒有鑒定目標約束.很多的研討標明：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?shù)氖Ｓ鄩簯?yīng)力能夠進步觸摸疲憊壽數(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).但過量的剩余奧氏體能夠進步斷裂耐性和觸摸疲憊功能.多家國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.因而；進一步展開剩余應(yīng)力和剩余奧氏體對熱處置后功能的影響及其機理的研討、展開淬回火工藝對剩余應(yīng)力和剩余奧氏體影響的研討；進而依據(jù)軸承的工況提出剩余應(yīng)力和剩余奧氏體的操控目標等等；將是我國軸承職業(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內(nèi)軸承職業(yè)研討的熱門.自20世紀80年代開端；洛陽軸承研討所與重慶軸承廠協(xié)作；開端了貝氏體等溫淬火在鐵路軸承上的運用研討；隨后與沙河軋機軸承廠展開了貝氏體等溫淬火在軋機軸承上的運用研討；均取得了杰出的作用；并在JB1255-1991中引進貝氏體等溫淬火關(guān)聯(lián)的引薦性技能需求.一起；軸承職業(yè)也開端了貝氏體等溫淬火的推行運用研討.借助于國家“八五”重點公司技能開發(fā)項目“鐵路客車軸承”；有關(guān)單位對貝氏體等溫淬火的安排與功能進行了較為體系的研討；并成功地運用于準高速鐵路軸承的出產(chǎn)中.2001年在修訂JB1255時；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、機車、鐵客等軸承上得到較為廣泛的推行運用.
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.因而適用于裝置過盈量大、執(zhí)役條件差的軸承；如接受大沖擊負荷的鐵路、軋機、起重機等軸承；光滑條件不良的礦山運送機械或礦山裝卸體系、煤礦用軸承等.高碳鉻軸承鋼BL等溫淬火工藝已在鐵路、軋機軸承上得到成功運用；取得了較好作用.
在鐵路、軋機軸承出產(chǎn)中；因為套圈尺度大、分量重；油淬火時馬氏體安排脆性大；為使淬火后取得高硬度常采納強冷卻辦法；成果招致淬火微裂紋，因為馬氏體淬火后外表為拉應(yīng)力；在磨加工時磨削應(yīng)力的疊加使全體應(yīng)力水平進步；易構(gòu)成磨削裂紋；構(gòu)成批量廢品.而貝氏體淬火時；因為貝氏體安排比M安排耐性好得多；一起外表構(gòu)成高達-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用于鐵路軸承、軋機軸承以及在特別工況下運用的軸承；一起開發(fā)了合適于貝氏體淬火的鋼種（SKF24、SKF25、100Mo7）.其淬火時選用較長的等溫時刻；淬后得到全下貝氏體安排.邇來；SKF又研發(fā)出一種新鋼種775V；并經(jīng)過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步60%；耐磨性進步了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)實踐中怎么操控；且復(fù)合安排在等溫后還需進行一次附加回火；添加了出產(chǎn)本錢.別的；就貝氏體等溫淬火而言；盡管對其工藝、安排、功能進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)展開貝氏體等溫淬火用鋼的開發(fā)；進一步進步貝氏體等溫淬火后的功能，展開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、下降軸承的運用功能.一類特別熱處置是經(jīng)過對高碳鉻軸承鋼進行滲碳、滲氮或碳氮共滲；進步表層的碳、氮含量；下降外表層的Ms點；在淬火進程中外表后發(fā)作轉(zhuǎn)變而構(gòu)成外表壓應(yīng)力；進步耐磨性及翻滾觸摸疲憊功能[17；18].另一方面；經(jīng)過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)成和擴大；然后進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；經(jīng)過操控氣氛的碳（氮）勢；可到達以上意圖.NSK的NSJ2鋼[19]及KOYO的SH技能[20]正是根據(jù)這一理論開發(fā)的.
另一類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；對滲碳鋼的成分進行調(diào)整：在確保耐性的前提下進步基體碳含量以進步基體強度；一起進步Si、Mn含量以進步剩余奧氏體的安穩(wěn)性；參加Mo以細化碳化物、碳氮化物.其次是嚴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%）和很多細微的碳化物、碳氮化物.一方面；很多細微的碳化物、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)成和擴大.根據(jù)這一理論；NSK、KOYO分別開發(fā)了TF系列技能（HTF、STF、NTF）和KE技能；大大進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等公司在多種新開發(fā)的軸承產(chǎn)物中運用了特別熱處置技能.
這些年；洛陽軸承研討所與有關(guān)單位協(xié)作；展開了高碳鉻軸承鋼的特別熱處置工藝研討；一起還獨家展開了中碳合金鋼特別熱處置工藝的研討.開端的研討成果標明：經(jīng)過特別熱處置能夠明顯經(jīng)過觸摸疲憊壽數(shù).這一工藝將在軸承職業(yè)具有嚴重的推行價值；并將成為我國軸承職業(yè)研討和運用的熱門技能.
5。 外表改性技能
5。1 離子寫入
美國海軍實驗室從1979年起進行了軸承零件離子寫入的研討；英國、丹麥和葡萄牙等國從1989年開端進行與美國海軍實驗室類似的作業(yè).成果標明：寫入鉻離子能明顯進步M50鋼的抗腐蝕功能；并且抗觸摸疲憊功能也有所進步，此外還用注人硼離子來進步外表軸承的抗磨損才能，對軸承鋼52100進行氮等離子源離子寫入（PSⅡ）后在外表構(gòu)成薄層氮化物；可進步軸承鋼的耐蝕性；用于替代貴重的不銹鋼，對SUS440C不銹鋼球軸承進行氮、硼離子寫入可減小球軸承細小搖擺的微振磨損及軸承的塵埃排放；別的；對不銹鋼進行（Ti+N）或（Ta+N）等離子體浸沒離子寫入（PSⅢ）可明顯進步其顯微硬度、耐磨性和壽數(shù).
我國軸承職業(yè)從20世紀80年代開端離子寫入在軸承上的運用研討；并成功運用于航空、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；其工藝進程中被處置工件的溫生低；鍍后不需再進行熱處置；在軸承零件的外表處置中得到較廣泛的運用.100Cr6、440C等鋼制軸承零件經(jīng)PVD、CVD或RF鍍TiC、TiN、TiAlN硬膜或MoS2類軟膜等后；可進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)類似于PTFE或MoS2；具有自光滑特性；且與基體聯(lián)系杰出、無脫落；軸承壽數(shù)、耐磨性大幅度進步；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1000V以上；經(jīng)過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；還可進步軸承的耐蝕性；鍍后的軸承（INSOCOATTM bearing）可像通常軸承相同進行裝置.
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