濟(jì)南市鴻慷機(jī)電設(shè)備有限公司位于交通便利的泉城濟(jì)南，是全球生產(chǎn)滾動(dòng)軸承和直線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品的領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)---德國(guó)舍弗勒集團(tuán)在山東的授權(quán)代理商。公司專營(yíng)舍弗勒集團(tuán)旗下兩大品牌德國(guó)INA軸承和德國(guó)FAG軸承，是一家順應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要而誕生的專業(yè)化新型高端軸承公司。多年來(lái)一直從事軸承的銷售和售后技術(shù)支持，在機(jī)械行業(yè)技術(shù)方面有著非常豐富的經(jīng)驗(yàn)，今天濟(jì)南鴻慷機(jī)電進(jìn)口軸承專家為大家介紹一下軸承熱處理技術(shù)應(yīng)用。

汽車用的軸承分為滑動(dòng)軸承和滾動(dòng)軸承兩大類?；瑒?dòng)軸承主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)上。滾動(dòng)軸承廣泛用于汽車上的各個(gè)機(jī)械與電氣總成上。滾動(dòng)軸承有球形及滾子兩種，按照承受負(fù)荷的大小及方向不同又分為向心軸承和推力軸承，向心軸承適合承受徑向（重直于軸心線）負(fù)荷，推力軸承適合承受軸向（平行于軸心線）負(fù)荷，還有一種同時(shí)承受徑向和軸向力的向心推力軸承。由于軸承的種類比較多，在這里以常用的典型的滾動(dòng)軸承為代表介紹此類軸承的熱處理技術(shù)的應(yīng)用。

1、滾動(dòng)軸承使用要求

滾動(dòng)軸承品種很多，但結(jié)構(gòu)上一般均由外套、內(nèi)套、滾動(dòng)體（鋼球、滾柱、滾針）和保持架組成（見圖1）。滾動(dòng)軸承大多在集中、高載荷，并承受交變應(yīng)力，以及高轉(zhuǎn)速下服役。其失效的主要形式是疲勞和磨損。滾動(dòng)軸承的軸承圈及滾動(dòng)元件一般用高純度的特種鉻合金鋼制成，主要是GCr15鋼和 GCr15SiMn鋼，其中GCr15鋼用量最大。熱處理對(duì)提高滾動(dòng)軸承內(nèi)在質(zhì)量及延長(zhǎng)使用壽命起著至關(guān)重要的作用。

圖1  典型滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)樣式

2、生產(chǎn)工藝

以規(guī)格型號(hào)：TM6305、TM6205、TM6206、TM6207等此類軸承為例的主要生產(chǎn)工藝流程如下：

（1）外圈加工

原材料（軸承鋼棒料）下料→球化退火→鍛造（熱鍛或高速鍛）→超細(xì)化處理→粗車加工→精車加工→強(qiáng)化熱處理→拋丸處理→雙端面粗磨→無(wú)心磨粗磨→粗磨外溝→補(bǔ)充回火→深冷處理→雙端面精磨→無(wú)心磨精磨→精磨外溝→精研外溝→零件終驗(yàn)→打標(biāo)識(shí)、零件清洗。

（2）內(nèi)圈加工

原材料（軸承鋼棒料）下料→球化退火→鍛造（熱鍛或高速鍛）→超細(xì)化處理→粗車加工→精車加工→強(qiáng)化熱處理→拋丸處理→雙端面粗磨→無(wú)心磨精磨→粗磨內(nèi)溝→粗磨內(nèi)孔→補(bǔ)充回火→深冷處理→雙端面精磨→精磨內(nèi)溝→精磨內(nèi)孔→精研內(nèi)溝→零件清洗。

（3）裝配（內(nèi)圈、外圈、鋼球、保持架）

合套→鉚壓→成品退磁清洗→全檢測(cè)振動(dòng)值→全檢游隙→全尺寸、外觀檢驗(yàn)→防銹包裝。

3、預(yù)備熱處理工藝

針對(duì)GCr15鋼含有較多的鉻碳化物形成元素，含碳量、含鉻量都很高的特點(diǎn)，設(shè)定了如下預(yù)熱處理工藝：

（1）鋼材下料后在鍛造前進(jìn)行等溫球化退火工藝，如圖2所示。使用型號(hào)為GKT -50的輥底式真空鎖氣連續(xù)退火生產(chǎn)線，球化后，組織為點(diǎn)狀和球狀珠光體，硬度： 185～207HBW。球化退火后達(dá)到細(xì)化碳化物的目標(biāo)。

圖  2

（2）鍛造后毛坯碳化物的超細(xì)化處理工藝，如圖3所示。為了降低能耗，利用鍛造余熱，保證軸承工件毛坯終鍛溫度在850～900℃，然后加熱到1050℃固溶，使碳化物溶解，并使成分均勻化，然后淬入等溫槽在310℃進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變獲得下貝氏體組織，再將等溫轉(zhuǎn)變完成后的工件進(jìn)行短時(shí)間的等溫球化。經(jīng)過(guò)這樣處理的工件毛坯具有超細(xì)化的碳化物，碳化物的外形比較圓整，分布也比較均勻，也有利于消除或減輕帶狀偏析等不良缺陷。

圖  3

4、 碳氮共滲工藝

針對(duì)GCr15鋼的特點(diǎn)和滾動(dòng)軸承的服役條件，考慮到此類汽車軸承的載荷比較大的使用特點(diǎn)，內(nèi)圈、外圈采用了碳氮共滲工藝：

具體參數(shù)為：加熱溫度：835℃±5℃，最后一區(qū)溫度降為825℃±5℃；碳勢(shì)：1.3%C，最后一區(qū)1.2%C；從入爐到加熱完成總時(shí)間：420min；CH3OH：2000mL/min；NH3：2L/min；使用分級(jí)淬碳氮共滲工藝火油淬火，油溫：110℃±5℃；清洗：60～80℃；冷處理：5～15℃；回火：190℃±5℃（外圈：210℃±5℃），回火時(shí)間：180 min。經(jīng)過(guò)上述碳氮共滲處理后的工件檢測(cè)結(jié)果為：表面硬度：基準(zhǔn)（61～65HRC），實(shí)績(jī)63HRC；滲層深度：基準(zhǔn)（≥0.25mm），實(shí)績(jī)0.4mm；金相組織：碳化物1級(jí)、馬氏體1級(jí)（見圖4、5）。

圖4  GCr15鋼碳氮共滲，淬、回火的表層組織（100×）

圖5  GCr15鋼碳氮共滲，淬、回火的表層組織（500×）

為了消除精加工前的機(jī)加工過(guò)程產(chǎn)生的應(yīng)力，增加了一次180℃、4h的補(bǔ)充回火。為了減少淬火組織中殘留奧氏體的含量，并使剩余的殘留奧氏體趨于穩(wěn)定，從而增加尺寸穩(wěn)定性進(jìn)行了-50℃、1.5h的深冷處理。

5、使用效果

應(yīng)用了上述的熱處理工藝后的滾動(dòng)軸承與未經(jīng)過(guò)強(qiáng)化的同型號(hào)的滾動(dòng)軸承，經(jīng)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架400h耐久測(cè)試后對(duì)比的照片如圖6所示，經(jīng)過(guò)強(qiáng)化后的軸承耐磨損效果明顯，使發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的使用壽命增加明顯。

（a）強(qiáng)化          （b）未強(qiáng)化

圖6 發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架耐久測(cè)試后的強(qiáng)化軸承與未強(qiáng)化軸承

6、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)應(yīng)用等溫球化退火、超細(xì)化處理的預(yù)處理工藝細(xì)化并均勻化了碳化物，很好的改善了帶狀偏析，再經(jīng)過(guò)對(duì)內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體的碳氮共滲的強(qiáng)化熱處理，以及經(jīng)過(guò)減少機(jī)加工過(guò)程中的應(yīng)力的補(bǔ)充回火和提升尺寸穩(wěn)定性的深冷處理使發(fā)動(dòng)機(jī)滾動(dòng)軸承具有了極高的耐磨性及耐久使用壽命高的特點(diǎn)，提升了使用者的安全性。

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