轴承零件热处理

快冷 炉冷至650℃后出炉
2~5
2~4 时间/h
4.4.4 快速退火
温度/℃
900~910 780±10
30~50 min 正火
2~2.5 退火
冷却 60~90℃/h 至650℃
时间/h
五、套圈的淬火
5.1
淬火的含义 将钢加热到临界点A”c1~AcM之间某一温度， 保温一段时间，然后快速(大于临界速度)冷却 下来的热处理过程叫淬火。
中的固溶体，面心立方晶体。 奥氏体具有较高的塑性，屈服强度低，很容 易塑性变形。
2.3 渗碳体——Fe3C,铁原子和碳原子构成的
化合物（碳化物），正火晶系。 渗碳体的硬度很高，强度很大，显脆性。 一次渗碳体是残留化合物，是钢加热进行奥 氏体化时，未完全融化的碳化物； 二次渗碳体是析出碳化物，是钢在完成奥氏 体化后，冷却过程中从奥氏体中析出的碳化 物。
3) 消除应力
4.4各类退火工艺曲线
4.4.1 低温退火
温度/℃ GCr15 670~720 GCr15SiMn 650~720 升温
4~8 时间/h
4.4.2 一般退火（球化）
温度/℃ 720 升温 770~810
1
2~6 时间/h
4.4.3 等温退火
温度/℃ 升 温
780~810 快冷 680~720
轴承套圈热处理 工艺及设备简介
轴承套圈热处理工序有：
正火、
退火、 淬火、 回火、 附加回火、 各道工序对轴承套圈性能的影响不同，下面
分别介绍。
三、套圈的正火
3.1正火的含义
将钢加热到奥氏体化温度以上30~50℃，保
温一定的时间，使其组织完全奥氏体化，然 后使用空冷或者吹风冷、喷雾冷等手段，以 获得细片状珠光体或索氏体组织的热处理过 程，叫正火。 铬轴承钢的温度在800~900 ℃之间。
片状珠光体
1) 均匀的、细粒状的珠光体，比粗粒状、片状的、粗片状的
珠光体热处理加热温度范围窄，温度容易控制；且塑性好、 切削阻力小，便于切削加工。 2) 均匀分布、尺寸大小适宜的粒状珠光体，为以后的淬火提 供了良好的组织状态，使得淬火温度范围宽，淬火后所得到 马氏体组织细小、均匀，不易产生过热及软点，对提高轴承 的内在质量打下良好的基础。 3) 若淬火前的原始组织为粗粒状、片状及粗片状的珠光体， 则其过热敏感性大，加热温度不易控制，淬火后组织不均匀， 使工件易变形与开裂，机械性能低劣；另外，片状珠光体硬 度较球状珠光体高，塑性较差，切削阻力大，切削不易分离， 使加工表面粗糙度升高。零件的车加工精度很难保证，这种 原始组织必须经正火后再次退火处理。
4.2 退火的种类
4.2.1低温退火——在套圈淬火过热时需返修
的特殊情况下使用，温度范围在650~720℃, 保温时间为4~8h。
4.2.2一般退火——温度范围在770~810℃,
通常认为790℃是比较理想的,保温时间为 2~6h。
4.2.3等温退火——温度范围在780~810 ℃,
825~ 830
830~ 835
835~ 840
840~ 845
保温时间 min
5~7
6~8
7~10
9~12
11~1 5
14~1 6
16~1 8
18~2 0
20~2 4
24~26
5.6淬火加热时间的计算
在淬火温度范围内，还要根据具体工艺条件来确定
具体的温度和时间，淬火加热时间的计算见下式：
t= a√ s
900~920 880~910
890~900 870~890
3.4 正火工艺的其它工艺要求
1) 正火的保温时间为30~50min；
2) 薄壁锻件，散开空冷或吹风冷却即可； 3) 壁厚较厚的锻件，需采用喷雾、浸油或浸
乳化液等手段快速冷却； 4) 不论何种冷却方法，冷速必须≥50℃/min。
180KW非标准井式电 炉
较大批量
RJT-1100联合 双室式推杆电炉
大批量、大型及壁厚工件
四、套圈的退火
4.1
退火的含义 把钢加热到下临界点A’C1以上或略低于 A’C1（即钢的再结晶温度）的温度，保温一 段时间后缓冷下来，这一过程称为退火。轴 承钢的基本退火形式为球化退火。 铬轴承钢的A’C1为700~800度左右。
轴承零件的热处理
高碳铬轴承钢 轴承套圈热处理
一、轴承套圈热处理的基础知识
1.1铬轴承钢 铬轴承钢是含碳(C)1.0%左右，加入少量铬 (Cr)元素，有的还加入少量硅(Si)锰(Mn)元素 的低合金钢。在典型的GCr15钢中，硅锰元 素不是做为合金元素加入的，对钢的组织和 性能的影响可以忽略不计。
1.2热处理的含义 为了改变金属的各种机械、物理、化学性能 及金属的冷、热加工性能，使之能够满足设 计需要的用途，对金属进行加热，并达到一 定的温度后，在该温度停留一段时间，然后 在某种冷却介质中以一定的冷却速度冷下来。 不同的温度状况、不同含碳量，金属的金相 组织是不同的。
保温2~5h，然后迅速冷却至680~720 ℃,保 温2~4h,然后冷却至室温。
4.2.4快速退火——快速退火是指具有正火组
织的工件加热至一般退火温度经短时间保温 后快速冷却的热处理过程。温度范围在 780±10 ℃,保温2~2.5h，以60~90 ℃/h的 冷速冷却至650 ℃。
4.3退火的目的
总之，通过热处理改变珠光体中碳化物的形状、粗细和分布，
可以控制钢的强度和硬度，在相同的抗拉强度下，球状的珠 光体比片状的疲劳强度有所提高。
2.5 马氏体——C在α －Fe中的过饱和固溶体，
体心正方晶体。 马氏体最主要的特征就是高硬度、高强度， 其硬度随着马氏体中碳含量的增加而升高， 当碳含量达到0.6%时，淬火钢的硬度接近最 大值，但塑性和韧性却明显下降。
淬火炉 上料区 输送带
清洗机
回火炉
冷却油槽
6.5 一般回火工艺规范
名称 公差等级 回火设备 回火温度/℃ 回火时间/h
P0 中小型套圈 P4、P6
油炉或电炉
150~170
2.5~3
油炉
150~170
3.5~4
大型套圈
P0
电炉
150~160
6~12
6.6高温回火 有些轴承有特殊要求，如要求在较高温度下要保证 组织、性能和尺寸的稳定。则这些套圈的回火温度 可以比一般的回火温度要高一些，这就是所谓的高 温回火。这些轴承代号后边有符号“T”,铬轴承钢 高温回火温度通常有以下几种：
5.2
淬火的目的 轴承钢淬火的目的是为了得到隐晶或细小的 马氏体、细小而分布均匀的碳化物及少量残 余奥氏体所组成的显微组织。 一般淬回火情况下，轴承钢显微组织中马氏 体占80%以上，碳化物占5~10%，残余奥氏 体占9~15%左右。具有这种组织的轴承钢的 硬度、强度、耐磨性和耐疲劳性能都很好。 经过回火，还可以使轴承钢获得一定弹性、 韧性、尺寸稳定性等良好的综合机械性能。


深淬硬层的套圈； 4) 分级淬火油，用于要求变形小的大直径、薄壁和 形状复杂的套圈； 5) 真空淬火油，用于在真空条件下对套圈进行淬火 冷却； 6) 快速光亮 ，用于可控气氛加热的零件淬火后保持 表面光亮； 7) 机械油，精制矿物润滑油，N32、N15。
六、套圈的回火
6.1 回火的定义
把淬火钢加热到Ac1以下的某一个温度，保温
退火过热产生的粗 大片状珠光体，不能直接用再次退火的办法 消除，必须先经过正火消除过热组织后，再 进行第二次退火，否则将造成粗大碳化物。
3)为了满足特殊要求的造成性能
有些轴承 产品要求抗回火性能好，即在淬火后经 200~250℃回火仍需保持较高的硬度。可以 对其施以正火，而后退火。这样可以获得极 细的珠光体组织，这种组织淬火后硬度高、 抗回火性能好。
1.3 套圈热处理工序
退火钢
未退火钢
锻造
退火
车加工
淬火 冷处理
正火
回火
抛丸 磨削加工
精研
二次回火
轴承套圈热处理中
几种常见的“相”
二、轴承钢热处理中的“相”
2.1 铁素体——α －Fe，体心立方晶体。 铁素体的塑性很高，屈服强度很低，非常容
易塑性变形。
2.2 奥氏体——γ －Fe，高温下C溶于铁素体
T——200℃ T1——225℃
T2——250℃
T3——300℃ 采用高温回火的套圈，在退火前要增加正火工序。
6.7套圈的附加回火（二次回火/稳定处理）
6.7.1附加回火的原因和含义 经热处理的轴承套圈在磨加工过程中，会产生磨削
应力；磨削应力使热处理后残留在套圈金属内部的 应力重新分布，会导致套圈的精度改变，甚至产生 表面裂纹。 温度再次回火（但应采取保护措施，避免出现氧化 而影响表面粗糙度），可以及时消除磨削应力，进 一步稳定组织，提高套圈精度稳定性，这种回火通 常叫做附加回火或稳定处理。
2.4 珠光体——铁素体与渗碳体组成的层片状
组织。 珠光体中铁素体与渗碳层片的粗细及形态，对 其性能影响很大，因此又将层片粗细不同的珠 光体分为普通片状珠光体、索氏体、屈氏体； 另外将片状珠光体中的碳化物熔断后形成球状， 得到球状珠光体。 球状珠光体是铁素体基体上分布着粒状渗碳体。
球状珠光体
1) 获得均匀分布的细粒状珠光体
火热处理做好预准备。
为后道工序的淬
2) 把硬度降低到最有利于切削加工的范围
锻造或 热轧后的套圈硬度一般在255~340HB之间，这种 硬度不利于车削。退火后硬度可以控制在 170~220HB之间，为车加工提供良好的车削加工 性能。 消除机加工或冲压加工时在零件中形 成的剩余应力，为零件提供稳定的尺寸和精度。
钢材牌号 套圈有效壁厚 mm 2.0~3 .5 GCr15 3.5~6 .0 6.0~9 .0 9.0~1 2 12~1 5 GCr15SiMn 15~1 8 18~2 1
＜2.0
＜12
21~25
淬火加热温度 ℃
835~ 840
840~ 845
845~ 850
850~ 855
855~ 860
820~ 825

3.5正火处理的设备
正火可以在箱式电炉、井式电炉、推杆式电炉等炉
子内加热。见下表简述：
应用范围 批量不太大的中小型工件
正火加热设备名称 RJX型箱式电炉
备 注 1、对小型套圈和滚动体返修品需装箱密封 2、一般温度不超过950℃ 1、工作室直径2070mm,深1610mm，功率 180KW，分上下两区加热，最大装载量 2000Kg 2、加热910~920℃,保温1.5~2h 两个加热室，第一个用于正火、第二个用于退火
3.2 正火的目的：
1)消除网状碳化物
网状碳化物是由于停轧 或停锻温度过高、冷却过慢而使碳化物沿奥 氏体境界析出所致；线条状组织是停轧或终 锻温度太低，晶粒沿变形方向被拉长的缘故， 网状碳化物及线条状组织在退火过程中不能 完全消除，便会保留在成品套圈组织中，降 低轴承的疲劳强度和冲击韧性。
2)返修退火的不合格品
5.3 淬火工艺—工艺曲线图
温度/℃ Acm A”c1 升 温 冷却 保温
时间/h
5.4淬火工艺过程
套圈
进炉
加热、保温
冷却
5.5 轴承钢套圈的常规淬火工艺温度 淬火加热温度的选择和许多因素有关，如套圈尺寸、淬火后 性能要求等，一般对于含碳量1.0%的轴承钢来说，淬火加 热温度见下表所示：
一定时间后冷却至室温的热处理过程叫回火。
6.2
回火的目的
回火可以减轻淬火内应力，防止开裂，稳定
组织，从而稳定尺寸，还能在硬度稍有降低 的情况下，大大提高韧性，获得良好的综合 力学性能。
6.3回火工艺—工艺曲线图
温度/℃ Ac1 升 温 保温 冷却
时间/h
6.4套圈的淬、回火流程图
3.3 正火的工艺
正火工艺的关键在于选择加热温度和冷却方法。由 于正火的目的、正火前显微组织中碳化物的形态以 及套圈的壁厚不同，正火采用的温度及冷却方法也 有所差异，下表作一简介：
温度℃ 目的 材质 GCr15 GCr15SIMn
消除粗大 网状碳化物 消除不太粗 网状碳化物 或返修退火
细化组织
930~950 910~940
t—套圈在连续加热炉中加热时间（min）,并考虑装炉量 s—套圈壁厚 a—系数，百度文库下表：
淬火加热用炉 震底式或输送带式 辊底式 鼓形炉
系数a 15 13 12
备注
随着炉子容量、装炉量及其它工艺因素的不同， a值可以偏高20~50%.
5.7套圈的淬火油
1) 普通淬火油，用于中小型轴承套圈； 2) 快速淬火油，中大型、截面尺寸较大的套圈； 3) 超（高）速淬火油，用于截面尺寸较大而又有较