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國外機械職業軸承熱處置辦法(上)
來源:海力軸承網 時間:2013-04-02
熱處置質量好壞直接關系著后續的加工質量致使結尾影響零件的運用功能及壽數；一起熱處置又是機械職業的動力消耗大戶和污染大戶.這些年；跟著科學技能的前進及其在熱處置方面的運用；熱處置技能的展開首要表如今以下幾個方面：
(1)衛生熱處置
熱處置出產構成的廢水、廢氣、廢鹽、粉塵、噪聲及電磁輻射等均會對環境構成污染.處置熱處置的環境污染難題；實施衛生熱處置(或稱綠色環保熱處置)是發達國家熱處置技能展開的方向之一.為削減SO2、CO、CO2、粉塵及煤渣的排放；已根本根絕運用煤作燃料；重油的運用量也越來越少；改用輕油的居多；天然氣仍然是最理想的燃料.焚燒爐的廢熱運用已到達很高的程度；焚燒器布局的優化和空-燃比的嚴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)精細熱處置
精細熱處置有兩方面的意義：一方面是依據零件的運用需求、資料、布局尺度；運用物理冶金常識及領先的計算機模仿和檢測技能；優化工藝參數；到達所需的功能或最大極限地發揚資料的潛力，另一方面是充沛確保優化工藝的安穩性；完結產品質量分散度很小(或為零)及熱處置畸變為零.
(3)節能熱處置
科學的出產和動力管理是動力有用運用的最有潛力的要素；樹立專業熱處置廠以確保滿負荷出產、充沛發揚設備才能是科學管理的挑選.在熱處置動力布局方面；優先挑選一次動力，充沛運用廢熱、余熱，選用耗能低、周期短的工藝代替周期長、耗能大的工藝等.
(4)少無氧化熱處置
由選用保氣氛加熱代替氧化氣氛加熱到準確操控碳勢、氮勢的可控氣氛加熱；熱處置后零件的功能得到前進；熱處置缺點如脫碳、裂紋等大大削減；熱處置后的精加工留量削減；前進了資料的運用率和機加工功率.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質量、削減畸變、前進壽數.
軸承零件的熱處置質量操控在整個機械職業是最為嚴厲的.軸承熱處置在曩昔的20來年里取得了很大的前進；首要表如今以下幾個方面：熱處置基礎理論的研討，熱處置工藝及運用技能的研討，新式熱處置配備及關聯技能的開發.
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、小、勻、圓的碳化物顆粒的安排；為今后的冷加工及結尾的淬回火作安排預備.傳統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.該工藝熱處置時刻長(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尾的淬回火安排和功能.之后；依據過冷奧氏體的轉變特色；開發等溫球化退火工藝：在加熱后快冷至Ar1以下某一溫度范圍內(690~720℃)進行等溫；在等溫過程中完結奧氏體向鐵素體和碳化物的轉變；轉變完結后可直接出爐空冷.該工藝的長處是節約熱處置時刻(整個工藝約12~18h),處置后的安排中碳化物細微均勻.另一種節約時刻的工藝是重復球化退火：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.該工藝雖可節約必定的時刻；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；慣例的高碳鉻軸承鋼的馬氏體淬回火工藝的展開首要分兩個方面：一方面是展開淬回火工藝參數對安排和功能的影響；如淬回火過程中的安排轉變、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；如淬火條件對尺度和變形的影響、尺度安穩性等[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：在金相顯微鏡下(擴大倍數通常低于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(軸承職業上所謂的隱晶馬氏體、結晶馬氏體)，在高倍電鏡下；其亞布局可分為位錯纏結和孿晶.其詳細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；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；且易構成淬火顯微裂紋.通常；基體碳含量低于0。3%時；馬氏體首要是位錯亞布局為主的板條馬氏體，基體碳含量高于0。6%時；馬氏體是位錯和孿晶混合亞布局的片狀馬氏體，基體碳含量為0。75%時；呈現帶有顯著中脊面的大片狀馬氏體；且片狀馬氏體成長時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；淬后硬度前進；耐性下降；但奧氏體化溫度過高則因淬后剩余奧氏體過多而招致硬度下降.
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相；在必定的條件下(如回火、天然時效或零件的運用過程中)；其失穩發作分化為馬氏體或貝氏體.分化帶來的結果是零件的硬度前進；耐性下降；尺度發作改變而影響零件的尺度精度乃至正常作業.對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；如淬火后進行彌補水冷或深冷處置；選用較高溫度的回火等[12~14].但剩余奧氏體可前進耐性和裂紋擴大抗力；必定的條件下；工件表層的剩余奧氏體還可下降觸摸應力會集；前進軸承的觸摸疲憊壽數；這種狀況下在工藝和資料的成分上采納必定的辦法來保存必定量的剩余奧氏體并前進其安穩性；如參加奧氏體安穩化元素Si、Mn,進行安穩化處置等[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；在油中進行淬火；之后進行低溫回火.淬回火后的力學功能除淬前的原始安排、淬火工藝有關外；還很大程度上取決于回火溫度及時刻.隨回火溫度升高和保溫時刻的延伸；硬度下降；強度和耐性前進.可依據零件的作業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℃.對有特殊需求的零件或選用較高溫度回火以前進軸承的運用溫度；或在淬火與回火之間進行-50~-78℃的冷處置以前進軸承的尺度安穩性；或進行馬氏體分級淬火以安穩剩余奧氏體取得高的尺度安穩性和較高的耐性.
不少專家對加熱過程中的轉變進行了研討[2；7~9,17]；如奧氏體的構成、奧氏體的再結晶、殘留碳化物的散布及運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的機械功能進行了研討：首要；進行1050℃奧氏體化并快冷至550℃保溫后空冷；得到均勻的細片狀珠光體；隨后進行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微、馬氏體基體的碳含量及剩余奧氏體含量較高；經過較高溫度的回火使奧氏體分化；馬氏體中分出許多的微細碳化物；下降淬火應力；前進硬度、強耐性和軸承的承載才能.在觸摸應力的效果下；其功能怎么；需進行進一步的研討；但可估測：其觸摸疲憊功能應優于慣例淬火.
酒井久裕等[7]對循環熱處置后的SUJ2軸承鋼的顯微安排及機械功能進行了研討：先加熱到1000℃保溫0。5h使球狀碳化物固溶；然后；預冷至850℃淬油.接著重復1~10次由疾速加熱到750℃、保溫1min后油冷至室溫的熱循環；最終疾速加熱到680℃保溫5min油冷.此刻安排為超細鐵素體加細密的碳化物(鐵素體晶粒度小于2μm、碳化物小于0。2μm)；在710℃下呈現超塑性(開裂延伸率可到500%)；可運用資料的這一特性進行軸承零件的溫加工成型.最終；加熱到800℃保溫淬油并進行160℃回火.經這種處置后；觸摸疲憊壽數L10比慣例處置大幅度前進；其失效方法由慣例處置的早期失效型變為磨損失效型.
軸承鋼經820℃奧氏體化后在250℃進行短時分級等溫空冷；接著進行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質量標準[6].
2。3馬氏體淬回火的變形及尺度安穩性
馬氏體淬回火過程中；因為零件各個部位的冷卻不均勻；不可避免地呈現熱應力和安排應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；是一個適當雜亂的難題.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(車削時進刀量的巨細、機加工的剩余應力等)、淬火時的加熱速度與溫度、工件的擺放方法、入油方法、淬火介質的特性與循環方法、介質的溫度等均影響零件的變形.國內外對此進行了許多的研討；提出不少操控變形的辦法；如選用旋轉淬火、壓模淬火、操控零件的入油方法等[11,13；18].Beck等人的研討標明：由蒸氣膜期間向歡騰期的轉變溫度過高時；大的冷速而發作大的熱應力使低屈服點的奧氏體發作變形而招致零件的畸變.Lübben等人以為變形是單個零件或零件之間浸油不均勻構成；尤其是選用新油是更易呈現這種景象.Tensi等人以為：在Ms點的冷卻速度對變形起決定性效果；在Ms點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(包含油及鹽浴)對圓錐滾子軸承內外圈的淬火變形.結果標明：因為冷卻方法不一樣；套圈的直徑將有不一樣程度的“增大”；且隨介質溫度的前進；套圈巨細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(單一徑向平面內的直徑變動量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性首要受三種不一樣轉變的影響[12,14]：碳從馬氏體晶格中搬遷構成ε-碳化物、剩余奧氏體分化和構成Fe3C；三種轉變彼此疊加.50~120℃之間；因為ε-碳化物的沉積分出；招致零件的體積縮.話懔慵150℃回火后已完結這一轉變；其對零件今后運用過程中的尺度安穩性的影響能夠疏忽100~250℃之間；剩余奧氏體分化；轉變為馬氏體或貝氏體；將伴跟著體積漲大，200℃以上；ε-碳化物向滲碳體轉化；招致體積減少.研討也標明：剩余奧氏體在外載效果下或較低的溫度下(乃至在室溫下)也可發作分化；招致零件尺度改變.因而；在實際運用中；所有的軸承零件的回火溫度應高于運用溫度50℃；對尺度安穩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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