【正文】 火后能得到高的硬度、高的接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性。鉻可提高鋼的力學(xué)性能、淬透性和組織均勻性。硅、錳在軸承鋼中主要提高淬透性。 GCr15 軸承鋼球所具有的性能要求 軸承鋼一般要在 1200～ 1250℃高溫下進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間擴(kuò)散退火，以改善碳化物偏析。 在設(shè)計(jì)和制造滾動(dòng)軸承時(shí)，一般按如下原則來選擇軸承材料。 7 3．接觸介質(zhì) 在有腐蝕性的介質(zhì)中使用的軸承必須采用具有良好耐腐蝕性的耐蝕鋼或合金鋼制造。隨著冶煉方法的不斷改進(jìn)，產(chǎn)生了電 流重熔、真空冶煉、電子束爐冶煉等新的冶煉方式，由上述方式煉成的軸承鋼制成的軸承，其壽命也相應(yīng)得到提高。如果軋制鋼材存在過粗的網(wǎng)狀滲碳體，則退火前需先進(jìn)行正火處理。純凈就是雜質(zhì)元素及非金屬雜物要少，組織均勻是鋼中碳化物要細(xì)小，分布要均勻。其中滾動(dòng)體 8 材料必須具有的特性：接觸疲勞強(qiáng)度高；硬度高；純潔度高；耐磨性好；組織穩(wěn)定性好；機(jī)械加工性能好。能耐微塑性變形； ②材料致密，非金屬夾雜少，顯微組織均勻； ③通過熱處理能得到很高的硬度，而且硬度均勻，無軟點(diǎn)，在長(zhǎng)時(shí)期保持硬度穩(wěn)定不變，淬 透性要好，或能淬硬至必要深度，同時(shí)要求通過機(jī)械加工能夠得到很高的表面光潔度，以保證有很好的耐磨性和較低的摩擦系數(shù)； ④有較好的耐腐蝕性和化學(xué)穩(wěn)定性； ⑤在制成的成品應(yīng)有很好的尺寸穩(wěn)定性，能在較長(zhǎng)的工作或庫(kù)存以后，保持尺寸與幾何精度在合格的范圍內(nèi)； 當(dāng)然，還要求加工的工藝性要好。顯然，確保軸承鋼球在各種環(huán)境條件下都能正常工作，是十分重要的。安裝條件是使用因素中的首要因素之一，軸承往往因安裝的不合適而導(dǎo)致整套軸承各零件之間的受力狀態(tài)發(fā)生變化，軸承 將在不正常的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)并提早失效。 9 內(nèi)在因素主要是指設(shè)計(jì)、制造工藝和材料質(zhì)量等決定軸承質(zhì)量的三大因素。軸承鋼球的制造要經(jīng)過鋼材冶煉、鍛造、沖壓、熱處理、車削、磨削和裝配等多種加工工序。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文代做平臺(tái) 《 580 畢業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)》 是專業(yè)代做團(tuán)隊(duì) 也有大量畢業(yè)設(shè)計(jì)成品提供參考 3139476774 3449649974 軸承失效的形式與負(fù)荷大小有關(guān)，轉(zhuǎn)速高低等工作條件以及軸承的精度有關(guān)。為使軸承能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，避免零件表面直接接觸，減少軸承內(nèi)部的磨擦及磨損。防止軸承鋼在火災(zāi)中迅速升溫發(fā)生形變塌落，其措施是多種多樣的，關(guān)鍵是要根據(jù)不同情況采取不同方法，如采用絕熱、耐火材料阻隔火焰直接灼燒軸承鋼，降低熱量傳遞的速度推遲軸承鋼溫升、強(qiáng)度變?nèi)醯臅r(shí)間等。就是在軸承鋼外表添加外包層，可以現(xiàn)澆成型，也可以采用噴涂法。 二、充水 (水套 )。 三、屏蔽。采用軸承鋼防火涂料保護(hù)構(gòu)件，這種方法具有防火隔熱性能好、施工不受軸承鋼幾何形體限制等優(yōu)點(diǎn)，一般不需要添加輔助設(shè)施，且涂層質(zhì)量輕，還有一定的美觀裝飾作用，屬于現(xiàn)代的先進(jìn)防火技術(shù)措施。目前對(duì)軸承鋼提出的要求有：用戶免加工和檢查、提高質(zhì)量、規(guī)格細(xì)化和提高尺寸精度等，而且，對(duì)這些要求的重要程度越來越高。 銼削（光球）工序設(shè)計(jì)為了去除球坯的環(huán)帶和兩極，糾正鐓壓偏差，統(tǒng)一鋼球直徑公差。 細(xì)研工序是為了使硬磨后的鋼球滿足所需求的精度要求，減小鋼球表面粗糙度，為以后工序的研磨打下良好的基礎(chǔ)。淬火能顯著提高鋼的強(qiáng)度和硬度。 12 （ 2）回火是將淬火鋼加熱至 A1 點(diǎn)以下某一溫度保溫一定時(shí)間后，以適當(dāng)方式冷到室溫的熱處理工藝。而我們所使用的鋼材實(shí)際上在鋼廠就進(jìn)行“球化退火”處理（加熱到 750－ 770 度，保溫一定時(shí)間，在緩慢冷卻到 600 度以下空冷）。但是，在深冷處理時(shí)也要控制奧氏體的含量不能過少，因?yàn)橐欢繗堄鄪W氏體有利于軸承壽命的提高。球化退火后的細(xì)球狀珠光體可改善鋼熱處理后的最終力學(xué)性能。其設(shè)備如圖 3 所示。如果溫度過低，片狀珠光體溶解不充分，奧氏體成分不均勻，則冷卻過程中，碳化物沿原片狀層析出或呈細(xì)小的鏈狀。等溫球化退火是與普通球化退火工藝同樣的加熱保溫后，隨爐冷卻到略低于 Ar1 的溫度進(jìn)行等溫，等溫時(shí)間為其加熱保溫時(shí)間的 倍。適當(dāng)延長(zhǎng)保溫時(shí)間，可降低 網(wǎng)狀滲碳體的級(jí)別如果保溫 3040min，可使＜ 級(jí)的網(wǎng)狀碳化物基本球化。冷卻速度大時(shí)，珠光體轉(zhuǎn)變的形核率增加，會(huì)形成大量極細(xì)密的碳化物，硬度較高，冷卻速度低，則形成顆粒較大的碳化物，硬度較低。設(shè)備： RX3159 箱式爐 35h 780800℃ 710730℃ 46h 溫度 爐冷 空冷 時(shí)間 15 圖 4 （ 2） 球化退火方案二分析： ①退火溫度 GCrl5 鋼加熱溫度超過 Ac1 時(shí)，珠光體開始向奧氏體轉(zhuǎn)變。同時(shí)還指出，在高的溫度奧氏體化下，若保溫時(shí)間延長(zhǎng)。 ②保溫時(shí)間 等溫溫度即珠光體轉(zhuǎn)變溫度對(duì)球化過程的影響規(guī)律，發(fā)現(xiàn)若將等溫溫度降低，即使在奧氏體中有大量的未溶碳化物，也將導(dǎo)致大量的片狀珠光體形成。而經(jīng)球化退火得到的是球狀珠光體組織，其中的滲碳體呈球狀顆粒，彌散分布在鐵素體基體上，和片狀珠光體相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加熱時(shí)，奧氏體晶粒不易長(zhǎng)大， 冷卻時(shí)工件變形和開裂小。 因此選擇球化退火設(shè)計(jì)方案一，作為預(yù)先熱處理工藝，即球化退火工藝。 淬火方法：奧氏體被冷 至低溫區(qū)域下發(fā)生相變，由于相變溫度低，原子擴(kuò)散極困難。淬火組織中馬氏體和參與奧氏體是不穩(wěn)定相，影響組織和尺寸的穩(wěn) 17 定性。這些碳化物的析出，將使硬度再次提高，稱為二次硬化形象。其設(shè)備如圖 7 所示。畢業(yè)設(shè)計(jì)論文代做平臺(tái) 《 580 畢業(yè)設(shè)計(jì)網(wǎng)》 是專業(yè)代做團(tuán)隊(duì) 也 有 大 量 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 成 品 提 供 參 考 3139476774 3449649974 ②保溫時(shí)間 GCr15 軸承鋼球在爐中的保溫時(shí)間可按鋼球的直徑計(jì)算。 淬火設(shè)計(jì)方案二 （ 1） 淬火方案二工藝及設(shè)備 將鋼球加熱到 830850℃，保溫 35h，冷卻到 230250℃進(jìn)行等溫，放入KNO3+50％ NaNO3 溶液中等溫，等溫時(shí)間為 35h，取出清洗，空冷。同時(shí)，加熱溫度過高將引起工件表面脫碳、淬火變形大和等溫時(shí)間延長(zhǎng)等缺點(diǎn)，因此，加熱溫度不宜超過 850℃。本研究結(jié)果表明，隨等溫溫度升高，接觸疲勞壽命提高；有研究表明，隨等溫溫度升高，接觸疲勞壽命下降，這可能與試驗(yàn)條件有關(guān)，尚需進(jìn)一步研究。 ②保溫時(shí)間 眾所周知，在相同加熱條件及等溫濕度下，隨等溫時(shí)間延長(zhǎng)，等溫淬火后得到的貝氏體增多，硬度降低。 淬火方案比較及選用 （ 1） 淬火方案確定 從性能上來看兩種熱處理方案都能達(dá)到鋼球的性能要求，但方案二采用等溫淬火加工時(shí)花費(fèi)的成本要比方案一大，且方案二操作比較復(fù)雜。 ②硬度 GCr15 軸承鋼球淬火后應(yīng)符合技術(shù)要求＞ 63HRC。 低溫回火工藝 由于低溫回火工藝比較簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單，在此只設(shè)計(jì)一種一般的低溫回火工藝，且工藝以上兩種淬火工藝都可采用此工藝回火。其設(shè)備如圖 12 所示。因此鋼球具有高硬度和高耐磨性，但內(nèi)應(yīng)力和脆性降低。當(dāng)含有較多殘余奧氏體，而靠二次淬火消除時(shí)， 還應(yīng)確定回火次數(shù)。以防止開裂。經(jīng)過淬火、回火的鋼球在磨削加工中，又將產(chǎn)生磨削應(yīng)力，據(jù)測(cè)試磨削應(yīng)力可高達(dá) 500—600Mpa。精密軸承鋼球回火時(shí)間是 15— 24 小時(shí)，回火兩到三次。碳化物平均直徑小于 微米和碳化物網(wǎng)狀≤級(jí)為合格。在采用油和脂作潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑時(shí)，滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑摩擦面上會(huì)形成一層在一定條件下能使相對(duì)滑動(dòng)表面隔離，并能傳遞負(fù)荷的潤(rùn)滑膜，也正由于這層彈性流體動(dòng)力膜的存在。 軸承的防銹工作是軸承管理的重要方面。 GCr15 鋼球熱處理后的檢驗(yàn)及缺陷分析 鋼球熱處理后組織結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能及檢驗(yàn) （ 1） GCr15 軸承鋼球最終組織 GCr15 軸承鋼球最終的組織為隱晶或細(xì)小結(jié)晶狀馬氏體和細(xì)小殘余碳化物和少量殘余奧氏體。鋼材表面質(zhì)量通常用肉眼檢查，肉眼檢查必須在散光燈下進(jìn)行二次 100％的目視外觀檢查，以挑出各種廢品和缺陷。 熱處理后缺陷分析及其質(zhì)量的控制 退火缺陷分析及防止辦法 退火由于加熱或冷卻不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)一些與預(yù)期目的相反的組織，造成缺陷。 防止方法：為了獲得所需硬度，應(yīng)重新進(jìn)行退火，調(diào)整工藝進(jìn)行二次退火；先進(jìn)行正火然后進(jìn)行退火 （ 2）反常組織 其組織特征是：在亞共析鋼中，在先共析鐵素體晶界上有粗大的滲碳體存在，珠光體片間距也很大。這和正常組織相反 ,因而稱為反常組織。表面脫碳層的深度超過最后加工的留量就會(huì)使零件報(bào)廢。 淬火缺陷分析及質(zhì)量控制 常見的淬火缺陷有過熱、欠熱、淬火裂紋、變形、表面脫碳、軟點(diǎn)等． （ 1）過熱 從軸承零件粗糙口上可觀察到淬火后的顯微組織過熱。過熱組織中殘留奧氏體增多，尺寸穩(wěn)定性下降。 圖 17 過熱組織 質(zhì)量控制方法：合理制定工藝，嚴(yán)格執(zhí)行工藝；改善爐溫均勻性；裝爐量合理，放置要均勻；嚴(yán)格控制原材料及鍛件質(zhì)量降低淬火溫度；按材料標(biāo)準(zhǔn)控制碳化物不均勻程度；提高退火質(zhì)量，使退火組織為均勻細(xì)粒狀珠光體。造成這種裂紋的原因有：由于淬火加熱溫度 過高或冷卻太急，熱應(yīng)力和金屬質(zhì)量體積變化時(shí)的組織應(yīng)力大于鋼材的抗斷裂強(qiáng)度；工作表面的原有缺陷（如表面微細(xì)裂紋或劃痕）或是鋼材內(nèi)部缺陷（如夾渣、嚴(yán)重的非金屬夾雜物、白點(diǎn)、縮孔殘余等）在淬火時(shí)形成應(yīng)力集中；嚴(yán)重的表面脫碳和碳化物偏析；零件淬火后回火不足或未及時(shí)回火；前面工序造成的冷沖應(yīng)力過大、鍛造折疊、深的車削刀痕、油溝尖銳棱角等。 （ 4）變形 軸承零件在熱處理時(shí)，存在有熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，這種內(nèi)應(yīng)力能相互疊加或部分抵消，是復(fù)雜多變的，因?yàn)樗茈S著加熱溫度、加熱速度、 冷卻方式、冷卻速度、零件形狀和大小的變化而變化，所以熱處理變形是難免的。 （ 1）回火硬度 回火硬度過高、過低或不均勻，主要由于回火溫度過低、過高或爐溫不均勻所造成。 防止方法：回火后硬度過低需返修，重新淬火回火；選擇合適的裝爐量；選擇合適的溫度進(jìn)行加熱保溫。此外，高碳鋼件在回火時(shí)，如果加熱過快，表面先回火，比容減少，產(chǎn)生多向拉應(yīng)力，從而產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋。 防止方法：防止脆性的出現(xiàn)，應(yīng)正確選擇回火溫度和冷卻方式．一旦出現(xiàn)回火脆性，對(duì)第一類回火脆性，只有通過重新加熱淬火，另選溫庹回火；對(duì)第二類回火脆性，可以采取重新加熱回火，然后加速回火后冷卻速度的方法消除。對(duì)于有特 殊性能要求的鋼球而言以上的方案可能存在著缺陷，但只要熟悉了設(shè)計(jì)思路，掌握了設(shè)計(jì)方法，都可以給以后不同種類的設(shè)計(jì)提供經(jīng)驗(yàn)。 30 參考文獻(xiàn) .熱處理手冊(cè)（ 2 版） 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