GCr轴承钢热处理工艺设计
gcr15在热处理时退火的流程
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gcr15轴承钢球化退火工艺
gcr15轴承钢球化退火工艺GCr15轴承钢是一种高强度、高硬度的钢材，广泛应用于制造轴承等高精度机械零件。
由于其材料性质的特殊性，需要进行球化退火处理，以达到更好的加工性能和使用寿命。
本文将从GCr15轴承钢的特性、球化退火工艺的原理和方法、球化退火后的性能及应用等方面进行介绍。
一、GCr15轴承钢的特性GCr15轴承钢是一种具有高温强度、高耐磨性、高弹性模量和良好的抗腐蚀性能的钢材。
其主要成分为碳、铬、锰、硅、磷、硫等元素，其中铬的含量达到了1.5%-2.5%以上。
铬的加入可以增加钢的硬度和耐磨性，使其具有更好的抗腐蚀性能。
同时，硬度的提高也会导致钢的脆性增加，因此需要进行球化退火处理。
二、球化退火工艺的原理和方法球化退火是一种使钢材中的碳元素在钢中形成球状晶粒的热处理工艺。
球化退火的原理是在高温下，钢材中的碳元素会扩散到钢的晶界上，形成一定的厚度。
当温度升高到一定程度时，碳元素会在晶界上形成球状晶粒，使钢的硬度降低，同时也能改善钢的可加工性。
球化退火的过程包括加热、保温和冷却三个阶段。
加热的温度一般为780℃-820℃，保温时间一般为2-4小时，冷却速度不宜过快，一般为自然冷却或慢冷。
球化退火的工艺参数需要根据钢材的具体情况进行调整，以达到最佳的效果。
三、球化退火后的性能及应用球化退火处理后，GCr15轴承钢的硬度降低，但韧性和可加工性得到了改善。
此外，球化退火还能提高钢材的抗疲劳性能和耐磨性能，延长其使用寿命。
因此，球化退火处理是制造高精度机械零件的必要工艺之一。
GCr15轴承钢球化退火后，可以应用于制造各种高精度轴承、齿轮、传动轴等机械零件。
此外，还可以用于制造汽车、航空航天、船舶、机床等领域的重要零件。
球化退火处理的应用范围广泛，对于提高机械零件的精度和使用寿命具有重要意义。
综上所述，GCr15轴承钢球化退火工艺是制造高精度机械零件的必要工艺之一。
球化退火处理能够改善钢材的加工性能和使用寿命，提高其抗疲劳性能和耐磨性能。
GCr15轴承钢热处理工艺设计解析
图 3 箱式电炉
图4 淬火炉
7. GCr15轴承钢热处理内容及要求
7.1 硬度检查 GCr15钢制套圈、滚子和滚针淬火后的硬度不小于63HRC ，回火后的硬度为61～65HRC。 7.2 金相组织检查 轴承零件淬、回火后显微组织应有隐晶、细小结晶马氏体 和均匀分布的细小残留碳化物以及少量残余奥氏体组成。 淬、回火后的显微组织应根据马氏体粗细程度，残留碳化 物颗粒大小和数量以及托氏体的形状、大小和数量评价。 7.3 断口检查 滚动轴承零件淬、回火后，其断口应为浅灰色细瓷状，按 本标准第四级别图评定，2级为合格断口，不允许有1级欠 热断口，或3级过热断口存在。
3. 轴承钢材料的选择
轴承钢一般要经球化退火处理和淬火加低温回火处理，球 化退火的目的是降低硬度，改善切削加工性，同时获得均 匀分布的细粒状珠光体，为最终热处理做好组织上的准备 GCr15SiMn(A)钢是在GCr15基础上，提高Si、Mn含量改 型钢，以改善其淬透性和弹性极限，耐磨性也有所提高。 但其热处理工艺麻烦，成本高。 渗碳钢如20Mn、20NiMo、12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、 20Cr2Mn2MoA等，经渗碳-淬火低温回火处理后，表面 有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，而心部具有很高的 冲击韧性。用渗碳钢做轴承，加工工艺性能好，可以采用 冷冲压技术，提高材料的利用率，再经渗碳淬火处理后， 在表层形成有利的残余应力，提高轴承的使用寿命。但适 用于轧钢机械、矿山挖掘机和其他一些受冲击负载荷较大 的机械使用的轴承。
5.2. GCr15轴承钢的热处理工艺设计
（1）预备热处理工序—球化退火 球化退火目的是使组织变为均匀分布的细粒状珠光体，获 得最佳的机加工性能并未淬火提供良好的原始组织，淬火
、回火后获得最佳的力学性能。Cr15钢退火组织为细粒状
gcr15轴承钢球的热处理工艺及质量控制
gcr15轴承钢球的热处理工艺及质量控制
GCr15轴承钢球是一种高强度、高硬度、高耐磨性的工业材料，广泛应用于各种机械设备中。
为了保证GCr15轴承钢球的高品质和长寿命，必须采用适当的热处理工艺和严格的质量控制。
GCr15轴承钢球的热处理工艺主要包括：淬火、回火、正火、退火、球磨等。
其中，淬火是最关键的一个步骤，其目的是使钢球表面形成一层硬度高、强度大的贝氏体组织，从而提高其抗磨损性能和耐久性。
回火则是为了消除淬火过程中产生的残余应力和脆性，使钢球具有足够的韧性和塑性，以防止在使用过程中出现断裂等问题。
质量控制方面，需要对GCr15轴承钢球进行严格的化学成分、物理性能、金相组织、尺寸和形状等检测和测试。
特别是球面粗糙度、硬度、圆度和表面质量等指标的控制，直接影响到钢球的使用寿命和性能表现。
总之，GCr15轴承钢球的热处理工艺和质量控制是保证其优良性能和长寿命的重要保障，需要科学、严谨地操作和检测。
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GCr15汽车滚动轴承的热处理工艺设计
设备选择
1．球化退火设备 该炉适用于低合金钢、GCr15轴承钢中
小型零件的球化退火处理等。实现温度P ID自动控制、定时间隔送料、故障报警 记录、自动安全逻辑操作、进出料自动 检测及计数功能，可提供生产日报表等 功能。它的工艺流程是进料 → 预热 → 保温 → 强风冷却(等温转变)→ 保温(等 温分解)→ 出料 。
热处理设计
GCr15钢C曲线
GCr15轴承钢的工艺流程
1.加工路线 材料→冲压或锻制毛坯（材料加热）→热处理（退火）→车削加工→热处理
（淬火、回火）→研磨加工。 2. 锻造工艺设计 锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，已获得具有
一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。查阅《热处理工艺规范 数据手册》可以找出GCr15轴承钢的锻造工艺的加热温度、始锻温度冷却方 式，本设计具体的锻造工艺参数如表1所示。
轴承钢球化退火温度：GCr15钢为780～810℃，锻件经特殊热处理后，其 退火温度应降低10～20℃。其球化退火工艺曲线如图5所示。
最终热处理工序—淬火、低温回火
淬火目的：淬火可使零件获得高的硬度和耐磨性，高 的接触疲劳寿命和可靠性，高的尺寸稳定性。
回火目的：GCr15轴承钢回火目的是在保持高硬度的 条件下，消除残余内应力，防止开裂，并能使亚稳组 织转变为相对稳定的组织，从而稳定尺寸，提高韧性， 获得良好的综合力学性能。
(2)合金元素的影响： 铬是轴承钢的主要化学成分，铬能够提高淬透性，减少过热倾向，提高 低温回火稳定性。硅、锰在轴承钢中主要提高淬透性。镍在渗碳轴承钢中能 使钢的韧性和塑性有所提高，镍可以提高钢对疲劳的抗力和减小钢对缺口的 敏感性。钼在钢中能提高淬透性和热强性，防止回火脆性，增加在某些介质 中的抗蚀性。
gcr15轴承热处理
gcr15轴承热处理
GCr15是一种常见的轴承钢材料，它通常需要进行热处理以提高其硬度、强度和耐磨性，以适应轴承等高负荷工作的要求。
GCr15轴承钢的典型热处理过程包括以下步骤：
1. 淬火（Quenching）：将加热至适当温度的GCr15钢件迅速浸入冷却介质中（如水、油），使其快速冷却以获得高硬度。
2. 回火（Tempering）：在淬火后，轴承钢可能过于脆硬，因此需要进行回火，通过加热并保持一定温度一段时间，以减轻内部应力和提高韧性。
回火的温度和时间根据具体的工件和要求而定。
3. 表面处理（Surface Treatment）：针对轴承工作的特殊要求，还可以进行表面处理，如渗碳处理、氮化处理等，以增强表面硬度和耐磨性。
热处理的目的是改善材料的组织结构和性能，使其达到最佳的力学性能和耐用性，适应不同工作环境下的要求。
确保热处理过程严格遵守相关标准和规范，以确保轴承钢的质量和性能。
GCr15轴承钢的退火工艺
GCr15轴承钢的退火工艺
GCr15轴承钢是一种高强度、高硬度、高耐磨性的钢材，广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。
为了提高GCr15轴承钢的性能，需要对其进行退火处理。
退火是一种热处理工艺，通过加热和冷却的过程，改变材料的组织结构和性能。
对于GCr15轴承钢来说，退火可以使其晶粒细化、去除内部应力、提高韧性和塑性等。
GCr15轴承钢的退火工艺包括加热、保温和冷却三个步骤。
首先，将GCr15轴承钢加热到适当的温度，一般为800℃左右。
然后，保持一定时间，使其达到均匀的温度分布。
最后，通过不同的冷却方式，使其逐渐冷却到室温。
在退火过程中，需要注意以下几点。
首先，加热温度和保温时间要根据具体情况进行调整，以达到最佳效果。
其次，冷却方式也要根据材料的要求进行选择，一般有空气冷却、水淬和油淬等方式。
最后，退火后的GCr15轴承钢要进行质量检验，以确保其性能符合要求。
GCr15轴承钢的退火工艺是一项重要的工艺，可以提高其性能和使用寿命。
在实际应用中，需要根据具体情况进行调整和优化，以达到最佳效果。
GCr15的热处理工艺
轴承钢GCr15的热处理工艺GCr15钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。
经过淬火加回火后具有较高的硬度、均匀的组织、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。
该钢冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形成白点敏感性能大，有回火脆性。
实际就是Cr15。
GCr15是一种最常用的高铬轴承钢，具有高的淬透性，热处理后可获得高而均匀的硬度。
耐磨性优于GCr9，接触疲劳强度高，有良好的尺寸稳定性和抗蚀性，冷变形塑性中等，切削性一般，焊接性差，对白点形成敏感，有第一类回火脆性。
在滚珠轴承制造中，用以轧制壁厚12mm外径<250mm的H级至C级的轴承套，直径25.4-50.8mm的钢球；直径<22mm的滚子，此外也可用作承受大负荷、要求高耐磨性、高弹性极限、高接触疲劳强度的其他机械零件及各种精密量具冷冲模等。
如机床的滚珠丝杆，涡轮喷气发动机喷嘴的喷口、柱塞、活门、衬套等。
化学成分/元素含量（%）C：0.95-1.05Mn：0.25-0.45Si：0.15-0.35 S：<=0.025P：<=0.025Cr：1.40-1.65Mo：≤0.10Ni：≤0.30 Cu：≤0.25Ni+Cu≤0.50GCr15钢材质热处理其热处理制度为：钢棒退火，钢丝退火或830-840℃油淬。
热处理工艺参数：1、普通退火：790-810℃加热，炉冷至650℃后，空冷HB170-2072、等温退火：790-810℃加热，710-720℃等温，空冷HB207-2293、正火：900-920℃加热，空冷HB270-3904、高温回火：650-700℃加热，空冷HB229-2855、淬火：860℃加热，油淬HRC62-666、低温回火：150-170℃回火，空冷HRC61-667、碳氮共渗：820-830℃共渗1.5-3h，油淬，-60℃至-70℃深冷处理+150℃至+160℃回火，空冷HRC≈67。
GCr15轴承钢热处理实用工艺设计
工艺课程设计〔论文〕题目：GCr15轴承钢热处理工艺设计院〔系〕：专业班级：学号：学生某某：指导教师：起止时间：课程设计〔论文〕任务与评语目录1 GCr15轴承钢热处理概述12 GCr15轴承钢热处理工艺设计2GCr15轴承钢的服役条件、失效形式与性能要求22.1.1 服役条件、失效形式22.1.2 性能要求222.3 GCr15钢的C曲线3GCr15轴承钢的热处理工艺设计32.4.1 GCr15轴承钢的工艺流程42.4.2 GCr15轴承钢的热处理工艺设计52.5 GCr15轴承钢的热处理工艺理论根底、原如此62.5.1 GCr15轴承钢的球化退火工艺理论根底、原如此62.5.2 GCr15轴承钢淬火工艺原理72.5.3 GCr15轴承钢回火工艺理论根底、原如此102.6选择设备、仪表和工夹具111113142.7 GCr15轴承钢热处理质量检验项目、内容与要求142.8 GCr15轴承钢热处理常见缺陷的预防与补救方法15152.8.2淬火、回火缺陷与预防、补救16172.9.1GCr15轴承钢球化退火工艺卡182.9.2GCr15轴承钢淬火工艺卡192.9.3GCr15轴承钢回火工艺卡203.参考文献221 GCr15轴承钢热处理概述对轴承钢的冶炼质量要求很高，需要严格控制硫、磷和非金属夹杂物的含量和分布，因为非金属夹杂物的含量和分布对轴承钢的寿命影响很大。
对轴承钢的根本质量要求就是纯净和组织均匀。
纯净就是杂质元素与非金属杂物要少，组织均匀是钢中碳化物要细小，分布要均匀。
夹杂物量愈高，寿命就越短。
为了满足这些性能的要求，常常采用高碳铬轴承钢(GCr15 )经退火、淬火加低温回火的热处理工艺，为了改善冶炼质量，近来已采用电炉冶炼并经电渣重熔，亦可采用真空冶炼，真空自耗精炼等新工艺来提高轴承钢的质量。
高碳铬轴承钢的含碳质量分数比拟高，一次预备热处理是球化退火，主要目的是为了降低硬度，改善切削加工性，同时获得均匀分布的细粒状珠光体，为最终热处理做好组织上的准备。
gcr15,热处理硬度
gcr15,热处理硬度
GCr15是一种高碳铬轴承钢，具有优异的耐久性和高强度，是广泛应用于机械行业的一种材料。
但是，它的硬度需要经过热处理才能得到提高。
接下来，我们将分步骤阐述热处理对GCr15硬度的影响。
1. 热处理的原理
热处理是指对金属材料进行加热或冷却的工艺，以改变其组织结构和物理性能的方法。
通过加热使金属材料达到一定的温度，使其中的碳原子发生扩散，然后迅速冷却，使得金属材料的组织变得均匀致密，从而提高金属材料的强度和硬度。
2. GCr15的热处理方法
GCr15的热处理方法分为两种：淬火和回火。
淬火：将GCr15钢加热至830℃～860℃左右逐渐冷却到300℃左右，然后再用油、水等介质对其加速冷却，使钢材快速冷却获得高硬度和高强度。
淬火后的GCr15钢材具有高硬度、高磨损性、高强度、高韧性等特点。
回火：将淬火后的GCr15钢材放在供给稳定的炉内进行煅烧，使其在一定温度范围内保持一定时间，随后再冷却至室温。
经过回火处理的GCr15钢材不仅硬度减小，而且韧性增大，更加适合于轴承等需要强度和韧性兼备的设备。
3. 热处理对GCr15的硬度的影响
经过淬火和回火处理后，GCr15的硬度明显加强。
淬火后的
GCr15钢材硬度通常可以达到62-66HRC以上，而回火后的GCr15钢材硬度约在57-62HRC之间。
总之，热处理是使GCr15钢材硬度得到提高的关键步骤之一。
在机械制造业中，GCr15钢的热处理是必不可少的一步，可以使轴承等机械零部件更加耐用，具有更长的生命周期。
同时，也可提高机械行业产品的整体竞争力。
gcr15热处理工艺流程
gcr15热处理工艺流程GCR15热处理工艺流程是对GCR15轴承钢进行热处理的工艺流程，该工艺是为了改善GCR15钢的组织和性能，提高其硬度和耐磨性而设计的。
下面是GCR15热处理工艺流程的详细介绍。
首先，将GCR15钢经过打磨和清洗处理，使其表面光洁而干净，以便于后续的热处理。
接下来，将GCR15钢放入预热炉进行预热处理，预热温度一般为750°C-950°C，预热时间根据钢材的尺寸和形状来确定，一般为20-40分钟。
预热的目的是使钢材内部温度均匀，消除内部应力，为后续的热处理做好准备。
然后，将预热好的GCR15钢放入淬火炉进行淬火处理，淬火温度一般在830°C-870°C之间。
淬火时间和冷却速度控制非常重要，一般要求淬火时间在1-10秒之间，冷却速度要达到所需的硬度要求。
淬火的目的是通过快速冷却使钢材的组织发生相变，从而提高硬度和耐磨性。
接下来，将淬火后的GCR15钢进行回火处理，回火温度一般在150°C-350°C之间。
回火时间根据所需的硬度和性能来确定，一般为1-2小时。
回火的目的是通过适当的热处理，去除淬火过程中产生的内部应力，并使钢材具有良好的韧性和耐疲劳性能。
最后，对回火后的GCR15钢进行精整处理，即切割和修整不合格的钢材，并对合格的钢材进行清洗和检验。
清洗的目的是去除表面的氧化物和污染物，确保钢材的表面质量。
检验包括对钢材的外观、尺寸和性能进行检查，确保钢材达到所需的质量要求。
总结起来，GCR15热处理工艺流程包括预热、淬火、回火和精整处理四个主要步骤。
通过这些步骤，可以改善GCR15钢的组织和性能，提高其硬度和耐磨性，使其更适用于制造高精度轴承和其他机械零部件。
这些工艺步骤的每一个环节都非常关键，要严格控制温度、时间和冷却速度，以确保最终产品的质量和性能达到要求。
滚动轴承用钢GCr15钢的热处理原理-8页精选文档
第一章滚动轴承用钢GCr15钢的热处理原理一、滚动轴承用钢应具有的特性1、高的接触疲劳强度；2、高的耐磨性；（发生滑动摩擦的主要部位）1）、滚动体与滚道的接触面；2）、滚动体与保持架兜孔的接触面；3）、保持架引导与套圈引导档边的接触面；4）滚子的端面与套圈档边的接触面。
3、高的弹性极限；4、高的硬度；5、一定的韧性；6、好的尺寸稳定性；7、一定的防锈功能；8、良好的工艺性能。
二、GCr15钢的物理性能1、GCr15钢的临界点：Ac1:760℃ Acm：900℃Ar3：707℃ Ar1：6952、GCr15钢的Ms点：Ms点随着奥氏体固溶度的变化而变化，亦即随着奥氏体温度的升高而降低，GCr15钢在860℃温度Ms点为216~225℃。
三、铬轴承钢热处理基础1、基本概念1）、奥氏体：是碳及合金元素溶于r-Fe八面体间隙的间隙式固溶体。
特征：[1]、在钢的各种组织中，奥氏体的比容最小；[2]、奥氏体的塑性高，屈服强度低，容易塑性变形加工成型。
2）、珠光体：是过冷奥氏体共析分解的铁素体和碳化物的整合组织片状珠光体：是指在光学显微镜下能够明显看出F与Fe3C呈片状分布的组织状态。
根据片间距的大小分为普通片状珠光体、索氏体、屈氏体。
粒状珠光体：铁素体基体上分布着粒状Fe3C的组织。
GCr15的正常锻造后组织应为细珠光体类型组织及细小的网状碳化物组成，不允许有＞3级的网状碳化物及明显线条状组织，不允许有粗针状马氏体和粗片状珠光体组织。
3)、马氏体：是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
马氏体分类：板条马氏体、片状马氏体、针状马氏体、隐晶马氏体。
GCr15钢淬火后得到的马氏体为隐晶马氏体或者细小结晶马氏体。
马氏体具有高的硬度、强度、耐磨性。
4）贝氏体：是过冷奥氏体在中温区域分解后所得的的产物，它一般是由铁素体和碳化物所组成的非层状组织。
贝氏体分类：上贝氏体、下贝氏体上贝氏体：是一种两相组织，有铁素体和Fe3C所组成的，大致平行的铁素体板条自奥氏体晶界的一侧或两侧向奥氏体晶粒内部长大，Fe3C分布于铁素体板条之间。
GCr轴承钢的热处理工艺设计
热处理工艺程设计说明书课程名称：金属热处理工艺学设计题目：GCr15轴承钢的热处理工艺设计院系：机械工程学院班级：材料成型及控制工程XXXX学号：0 9 1 1 0 1 1 00学生姓名：idealwang指导教师：黄老师热处理工艺课程设计任务书2 零件的技术要求及选材 --------------------------------------------- 42.1工作条件和技术要求 --------------------------------------------- 42.2材料的选择 5 2 . 3化学成分及合金元素的作用 6 3 热处理工艺课程设计的内容及步骤 73.1相变点的确定 7 3 . 2热处理工艺 83.2.1 工艺流程 83.2.2 热处理工艺参数的制定 ---------------------------- 1 0 目录1 热处理工艺课程设计的目的3.2.3 处理工艺卡片填写---------------------------------------------------------- 1 2 3.3 家具的设计或者选用及零件的摆布---------------------- 133 .4 热处理设备的选择------------------------------------------------------------ 163.5 组织特点和性能的分析--------------------------- 164 总结 --------------------------------------------------------------------------------- 215 收获和体会----------------------------------------------------------------------- 236 参考文献-------------------------------------------------------------------------- 237 附表1 热处理工艺卡------------------------------------------------------------ 25§ 1 热处理工艺课程设计的目的热处理工艺课程设计是高等学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。
gcr15钢制圆锥滚子轴承套圈的热处理工艺
gcr15钢制圆锥滚子轴承套圈的热处理工艺GCr15钢制圆锥滚子轴承套圈是一种高精度机械零件，广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。
为保证其质量和性能，需要对其进行热处理。
本文将介绍GCr15钢制圆锥滚子轴承套圈的热处理工艺。
一、热处理工艺步骤GCr15钢制圆锥滚子轴承套圈的热处理工艺主要分为四个步骤：淬火、回火、调质和正火。
下面将详细介绍每个步骤的工艺参数和注意事项。
1.淬火淬火是将套圈加热至适当温度，使其充分变热后迅速冷却的过程。
其目的是获得高硬度和高强度的结构组织，以提高轴承的疲劳极限和韧性。
工艺参数：淬火温度为850-900℃，保温时间为1-2小时（根据套圈的尺寸和材料而定）。
冷却方法有水淬、油淬和盐淬等，其中水淬冷却效果最好。
注意事项：（1）要避免套圈表面氧化和变形，可在加热过程中采用还原性气氛保护和均匀受热。
（2）选用适当淬火介质，控制淬火速度和温度，以保证套圈的组织和硬度均匀。
2.回火回火是将淬火后的套圈加热至中温（通常在250-450℃之间）保温一段时间后冷却的过程。
其主要目的是调节淬火后套圈的硬度和韧性。
工艺参数：回火温度根据需求而定，通常在200-400℃。
保温时间可根据套圈的尺寸和厚度而定，一般为1-2小时。
冷却方式一般自然冷却即可。
注意事项：（1）回火时间和温度要适当，过长或过短都会影响套圈的性能。
（2）要避免回火过度导致套圈的硬度和强度下降。
3.调质调质是将回火后的套圈再次淬火并再次回火来达到优化微观组织的目的，同时使其保持高硬度的同时提高韧性。
工艺参数：调质温度根据需求而定，通常在500-650℃。
保温时间一般为1-2小时。
淬火介质通常选择油淬。
回火温度和时间要根据套圈的尺寸和厚度而定，一般在200-400℃下进行，保温时间为1-2小时。
注意事项：（1）保证套圈淬火均匀，避免质量差异。
（2）回火过程中要避免过度回火，导致硬度和强度下降，降低轴承寿命。
4.正火正火是将套圈加热至适当温度（一般在840-900℃之间），保温一段时间后进行自然冷却。
GCr15轴承钢热处理工艺设计说明书模板
高速钢如Cr4Mo4V(M50)、W6Mo5Cr4V2、W9Cr4V2这 类钢的特点是含有大量的Mn、Mo、Cr、V等碳化物形成 元素，经淬火后可获得高合金化的高碳马氏体，具有良好 的回火稳定性，并在高温回火后产生二次硬化现象，因此 能在高温下保持高硬度、高耐磨性和良好的接触疲劳强度 。但其加工复杂，成本高，适用于在高温、高速和高载荷 下工作的航空发电机、宇航飞行器、燃气轮机和涡轮增压 器等装置中的轴承。 综上所述，GCr15钢含有较少的合金元素，综合性能良好 ，淬火回火后具有高而均匀的硬度，耐磨性能好，接触疲 劳强度高。钢的热加工性好，球化退火后有良好的可切削 性。适宜制造各种轴承套圈及较宽尺寸范围的滚动体、滚 针；还可用于制造量具、冲压模具、机床丝杠以及柴油机 油泵油嘴上的精密零件等。
欢迎批评指导！！
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2019 16
2. 性能要求
1.高的弹性极限、抗拉强度和接触疲劳强度； 2.高的淬硬性和必要的淬透性，以保证高耐磨性，其硬度为 （HRC）61～65； 3.一定的冲击韧性； 4.良好的尺寸稳定性（或组织稳定性），这对精密轴承特别 重要； 5.在和大或润滑油接触时要能抵抗化学腐蚀； 6.好的工艺性能，以满足大规模生产的需要。
7.4 裂纹检查 滚动轴承淬、回火后不允许有裂纹，一般用磁粉探伤法查 裂纹。 7.5 回火稳定性 滚动轴承零件淬、回火后必须进行回火稳定性检查，回 火稳定性是指被测定零件第二次回火前后相应点的最大落 差，硬度落差不大于1HRC为合格。GCr15的回火稳定性 试验温度范围为155℃±5℃。
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3. 轴承钢材料的选择
轴承钢一般要经球化退火处理和淬火加低温回火处理，球 化退火的目的是降低硬度，改善切削加工性，同时获得均 匀分布的细粒状珠光体，为最终热处理做好组织上的准备 GCr15SiMn(A)钢是在GCr15基础上，提高Si、Mn含量改 型钢，以改善其淬透性和弹性极限，耐磨性也有所提高。 但其热处理工艺麻烦，成本高。 渗碳钢如20Mn、20NiMo、12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、 20Cr2Mn2MoA等，经渗碳-淬火低温回火处理后，表面 有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，而心部具有很高的 冲击韧性。用渗碳钢做轴承，加工工艺性能好，可以采用 冷冲压技术，提高材料的利用率，再经渗碳淬火处理后， 在表层形成有利的残余应力，提高轴承的使用寿命。但适 用于轧钢机械、矿山挖掘机和其他一些受冲击负载荷较大 的机械使用的轴承。
GCr15SiMn轴承钢热处理工艺研究
GCr15SiMn轴承钢热处理工艺研究姓名：专业：机械制造及其自动化班级：学号：摘要：GCr15SiMn轴承钢广泛用于制作重型机床大型机械的大型轴承的钢球、滚子和套圈。
本文论述了不同锻后退火工艺、淬火工艺、回火工艺中组织转变和对该钢组织性能的影响，提出最佳热处理工艺。
关键词：GCr15SiMn、球化退火、淬火和回火、热处理。
前言：GCr15SiMn轴承钢是一种高碳铬轴承钢，提高了Si、Mn含量改善了淬透性和弹性极限，有回火脆性，白点敏感性强，焊接性能较差。
一、球化退火1、球化退火过程中的组织转变退火前的原始组织为热轧热锻或者正火组织，是片状碳化物与铁素体相间的珠光体。
将其加热至Ac1~Ac3之间并保温时，体心立方的铁素体转变为面心立方的奥氏体，部分片状碳化物溶解入奥氏体中，剩余的碳化物也逐渐由片状向粒状或球状转化。
加热温度越高，保温时间越长，则碳化物将全部溶入奥氏体中。
在随后的冷却过程中，如冷却速度足够缓慢或冷至770~800( GCr15SiMn）进行等温，则溶入的碳化物将以粒状在未溶碳化物或新位置析出，同时奥氏体转变为铁素体基体上分布着粒状碳化物和粒状珠光体，为球化退火的正常的组织。
冷速越大，析出的碳化物越细小，过缓的冷却速度产生粗大碳化物。
但冷却速度过快，且加热温度过高，保温时间不长，则溶入的碳化物将部分或全部以片状的形态析出，成为全部或含有部分片状碳化物分布于铁素体基体的混合珠光体。
二、淬火和回火1、淬火工艺过程中的组织转变把具有球化退火组织的工件加热到Ac1~Ac3之间进行保温时，铁素体基体转变成为奥氏体，粒状碳化物溶入奥氏体中并在奥氏体中扩散均匀化，同时奥氏体晶粒也不断长大，在随后的冷却过程中，如以足够快的冷却速度冷至Ms以下，奥氏体转变为马氏体，溶入奥氏体中的碳原子保留在马氏体中，随着工件温度的降低，越来越多的奥氏体转变为马氏体。
若在马氏体转变终止温度Mf以上某个温度保留冷却，未转变的奥氏体被保留下来成为残余奥氏体。
GCr15轴承钢的热处理工艺设计
热处理工艺课程设计说明书课程名称：金属热处理工艺学设计题目：GCr15轴承钢的热处理工艺设计院系：机械工程学院班级：材料成型及控制工程 XXXX 学号： 0 9 1 1 0 1 1 00学生姓名： idealwang指导教师：黄老师热处理工艺课程设计任务书目录1 热处理工艺课程设计的目的 --------------------42 零件的技术要求及选材 ------------------------4 2.1工作条件和技术要求 -------------------------4 2.2材料的选择 ---------------------------------52.3化学成分及合金元素的作用 -------------------63 热处理工艺课程设计的内容及步骤 ---------------7 3.1相变点的确定 ----------------------------------7 3.2热处理工艺 ----------------------------------8 3.2.1工艺流程-------------------------8 3.2.2热处理工艺参数的制定-------------10 3.2.3处理工艺卡片填写---------------------12 3.2.4作过程中的注意事项 ------------------------------12 3.3家具的设计或者选用及零件的摆布------------------------13 3.4热处理设备的选择-----------------------16 3.5组织特点和性能的分析 ------------------------------16 4总结---------------------------------------------215 收获和体会 ---------------------------------236 参考文献 -----------------------------------237 附表 1 热处理工艺卡 -------------------------25§1 热处理工艺课程设计的目的热处理工艺课程设计是高等学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。
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G C r轴承钢热处理工艺设计集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#工艺课程设计（论文）题目：GCr15轴承钢热处理工艺设计院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：教研室：材料科学与工程教研室目录1 GCr15轴承钢热处理概述对轴承钢的冶炼质量要求很高，需要严格控制硫、磷和非金属夹杂物的含量和分布，因为非金属夹杂物的含量和分布对轴承钢的寿命影响很大。
对轴承钢的基本质量要求就是纯净和组织均匀。
纯净就是杂质元素及非金属杂物要少，组织均匀是钢中碳化物要细小，分布要均匀。
夹杂物量愈高，寿命就越短。
为了满足这些性能的要求，常常采用高碳铬轴承钢(GCr15 )经退火、淬火加低温回火的热处理工艺，为了改善冶炼质量，近来已采用电炉冶炼并经电渣重熔，亦可采用真空冶炼，真空自耗精炼等新工艺来提高轴承钢的质量。
高碳铬轴承钢的含碳质量分数比较高，一次预备热处理是球化退火，主要目的是为了降低硬度，改善切削加工性，同时获得均匀分布的细粒状珠光体，为最终热处理做好组织上的准备。
通过对经典GCr15轴承钢热处理工艺的分析，更加明确在执行热处理工艺过程中所需要注意的问题。
能够正确确定加热温度、时间，保温时间，冷却方式，其目的就是通过正确的热处理工艺，使金属材料的潜在能力得到充分的发挥。
根据轴承的工作条件，失效形式及性能要求，本设计选择的轴承材料为GCr15轴承钢；在设计球化退火-淬火加低温回火热处理工艺中，本设计借鉴了《热处理工程师手册》，《钢的热处理》，《热处理工程基础》，《金属热处理原理与工艺》等。
根据工艺设计的理论基础设定了完整的热处理工艺流程，使热处理的GCr15轴承钢具有高硬度，高耐磨性，高的耐点蚀性能，高的疲劳强度，从而满足轴承的质量要求。
2 GCr15轴承钢热处理工艺设计GCr15轴承钢的服役条件、失效形式及性能要求2.1.1服役条件、失效形式滚动轴承运转时，内外套圈与滚动体之间呈点接触或线接触，受到周期性的载荷作用，由于接触面积极小，在接触面上承受极大的压应力和交变载荷，接触应力可达2000～5000MPa，应应力交变次数可达每分钟数万次甚至更高，从而容易造成轴承钢的接触疲劳破换。
轴承在工作中，滚动体和套圈及保持器之间还会有相对滑动，产生相互摩擦；大气和润滑剂对轴承还有一定的腐蚀作用；某些情况情况下轴承还会受到冲击负荷的作用。
轴承的破坏形式是多种多样的，如疲劳剥落、卡死、套圈断裂、磨损、锈蚀等。
2.1.2 性能要求1.高的弹性极限、抗拉强度和接触疲劳强度；2.高的淬硬性和必要的淬透性，以保证高耐磨性，其硬度为（HRC）61～65；3.一定的冲击韧性；4.良好的尺寸稳定性（或组织稳定性），这对精密轴承特别重要；5.在和大或润滑油接触时要能抵抗化学腐蚀；6．好的工艺性能，以满足大规模生产的需要。
轴承钢材料的选择轴承钢一般要经球化退火处理和淬火加低温回火处理，球化退火的目的是降低硬度，改善切削加工性，同时获得均匀分布的细粒状珠光体，为最终热处理做好组织上的准备。
GCr15SiMn(A)钢是在GCr15基础上，提高Si、Mn含量的改型钢，以改善其淬透性和弹性极限，耐磨性也有所提高。
但其热处理工艺麻烦，成本高。
渗碳钢如20Mn、20NiMo、12Cr2Ni4A、20Cr2Ni4A、20Cr2Mn2MoA等，经渗碳-淬火低温回火处理后，表面有高的硬度、耐磨性和接触疲劳强度，而心部具有很高的冲击韧性。
用渗碳钢做轴承，加工工艺性能好，可以采用冷冲压技术，提高材料的利用率，再经渗碳淬火处理后，在表层形成有利的残余应力，提高轴承的使用寿命。
但适用于轧钢机械、矿山挖掘机和其他一些受冲击负载荷较大的机械使用的轴承。
高速钢如Cr4Mo4V(M50)、W6Mo5Cr4V2、W9Cr4V2。
这类钢的特点是含有大量的M、Mo、Cr、V等碳化物形成元素，经淬火后可获得高合金化的高碳马氏体，具有良好的回火稳定性，并在高温回火后产生二次硬化现象，因此能在高温下保持高硬度、高耐磨性和良好的接触疲劳强度。
但其加工复杂，成本高，适用于在高温、高速和高载荷下工作的航空发电机、宇航飞行器、燃气轮机和涡轮增压器等装置中的轴承。
综上所述，GCr15钢含有较少的合金元素，综合性能良好，淬火回火后具有高而均匀的硬度，耐磨性能好，接触疲劳强度高。
钢的热加工性好，球化退火后有良好的可切削性。
适宜制造各种轴承套圈及较宽尺寸范围的滚动体、滚针；还可用于制造量具、冲压模具、机床丝杠以及柴油机油泵油嘴上的精密零件等。
Cr15钢的C曲线通过查找《热处理手册》获得Cr15钢的C曲线如图1所示。
图1 GCr15钢的C曲线GCr15轴承钢的热处理工艺设计2.4.1 GCr15轴承钢的工艺流程1.加工路线材料→冲压或锻制毛坯（材料加热）→热处理（退火）→车削加工→热处理（淬火、回火）→研磨加工。
2. 锻造工艺设计锻造是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形，已获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸的锻件的加工方法。
查阅《热处理工艺规范数据手册》可以找出GCr15轴承钢的锻造工艺的加热温度、始锻温度冷却方式，本设计具体的锻造工艺参数如表1所示。
表1 GCr15轴承钢的热加锻造工艺规范项目Ac1（Ar1）Ac3（Ar3）加热温度始锻温度终锻温度钢坯760℃（695℃）900℃（707℃）1200～1240℃1080℃800℃图2是滚动轴承的零件图。
图2GCr15轴承零件图2.4.2 GCr15轴承钢的热处理工艺设计1．预备热处理工序—球化退火球化退火目的是使组织变为均匀分布的细粒状珠光体，获得最佳的机加工性能并未淬火提供良好的原始组织，淬火、回火后获得最佳的力学性能。
Cr15钢退火组织为细粒状珠光体（碳化物平均直径为～,最小,最大）和不均匀粗粒状珠光体（碳化物平均直径为～，最小,最大6um）的206内套，经不同温度淬火并回火，加工后在轴承寿命试验机上实验，结果下表2。
表2 退火组织中碳化物颗粒大小和均匀性对轴承接触疲劳寿命的影响原始组织淬火温度/℃平均寿命/h 寿命波动范围/h 稳定系数均匀细小粒状珠820 396 198～561 2．8光体840 811 354～1941860 581 401～818不均匀粗粒状珠光体820 340 89～489 840 505 186～1408 860 558 413～870轴承钢球化退火温度：GCr15钢为780～810℃，锻件经特殊热处理后，其退火温度应降低10～20℃。
其球化退火工艺曲线如图2所示。
图2 GCr15钢球化退火工艺曲线2．最终热处理工序—淬火、低温回火该钢冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形成白点敏感性能大，有回火脆性。
所以选择淬火加回火，使其具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。
其工艺曲线如图3所示。
图3 GCr15钢的最终热处理工艺曲线GCr15轴承钢的热处理工艺理论基础、原则2.5.1 GCr15轴承钢的球化退火工艺理论基础、原则1．球化退火加热温度球化退火加热温度为Ac1+(20～40)℃或Accm-(20～30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却。
在球化退火时奥氏化是“不完全”的，只是片状珠光体转变成奥氏体，及少量过剩碳化物溶解。
因此，它不可能消除网状碳化物，如过共析钢有网状碳化物存在，则在球化退火前须先进行正火，将其消除，才能保证球化退火正常进行。
球化退火工艺方法很多，最常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火。
普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷却，冷到500℃左右出炉空冷。
等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后，随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温，等温时间为其加热保温时间的倍。
等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷。
和普通球化退火相比，等温球化退火不仅可缩短周期，而且可使球化组织均匀，并能严格地控制退火后的硬度。
图4 Fe-C合金相图2．球化退火的目的球化退火的目的是降低钢的硬度，改善切削性能，并为以后淬火作好准备，以减少淬火后变形和开裂。
2.5.2 GCr15轴承钢淬火工艺原理钢的淬火是热处理工艺中最重要的工序，淬火后得到的组织主要是马氏体，此外还有少量残余奥氏体，对高碳钢还有未融的碳化物。
钢件淬火的主要目的是提高强度、硬度和耐磨性。
结构钢通过淬火和高温回火后，可以获得较好的强度和塑性、韧性的配合；轴承通过淬火和低温回火后，可以获得很高的硬度和耐磨性，对某些特殊合金淬火还会显着提高其物理性能。
1．淬火的目的淬火可使零件获得高的硬度和耐磨性，高的接触疲劳寿命和可靠性，高的尺寸稳定性。
2．淬火冷却介质和冷却方式的选择淬火冷却介质应保证轴承零件在冷却过程中、在奥氏体最不稳定区有足够的冷却速度，而不发生非马氏体转变；在马氏体转变范围Ms～Mf内缓慢冷却，以达到减少组织转变和开裂的效果。
轴承钢具有足够的淬透性，按零件大小（指壁厚），GCr15钢的直径小于 12mm的滚动体，壁厚小于12mm的套圈，根据图5、图6可选用油淬火达到要求。
图5GC15轴承钢淬透性曲线图6半马氏体硬度与钢的含碳量关系曲线3.淬火加热温度和保温时间轴承零件的淬火加热温度和保温时间与其零件的有效厚度有关，(《热处理手册第四版第2卷》中国机械工程学会热处理学会机械工业出版社。
)详细见表3。
表3 轴承钢淬火加热温度和保温时间钢号名称零件有效厚度/mm 加热温度/℃加热时间/minGCr15 套圈＜3 835～845 23～35＞3～≤6840～850 35～45＞6～≤9 845～855 45～55＞9～≤12850～860 55～60 GCr15 钢球＜3 840～845 35～35＞3～15 845～850 35～45＞15～50 850～860 50～65 GCr15 滚子＜3 835～845 35～45＞3～10 840～850 35～45＞10～22 845～855 45～552.5.3 GCr15轴承钢回火工艺理论基础、原则1．回火温度确定原则GCr15轴承钢要有较高的综合力学性能,回火温度对GCr15钢残留奥氏体含量有很大的影响。
不同钢含碳量的硬度与回火温度关系曲线图7（《钢的热处理》胡光立、谢希文西北工业大学出版社。
）可知其在150～160℃回火可满足使用要求。
图7不同含碳量钢硬度与回火温度关系曲线2．回火温度时间确定原则回火时间从工件入炉后炉温升至回火温度时间开始计算回火时间一般为1～3h，可参考经验公式加以确定：tn=Kn+AnD式中tn-回火时间（min）；Kn-回火时间基数；An-回火系数；D-工件有效厚度（mm），当回火温度低于300℃时，Kn为120min和An为1由此工件回火时间为～。