轴承材料介绍.

轴承热处理工艺介绍
轴承钢正火：
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，降低轴承的疲劳强度和冲击韧性； 2)返修退火的不合格品 退火过热产生的粗大片状珠光体，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。
GCr15 890~950 ℃ 升温 空冷
五、人本集团目前常用轴承钢
GCr15、CU1、CU2、CU3、CU4、SKF3、100Cr6、52100、RB52100
套圈材料及要求
思 考 题
• 1、你公司所有零件都用到哪些金属材料？具体牌号能说出来吗？
• 2、什么是钢和什么是铁？举例说明。 • 3、GCr15钢含碳量在什么范围？轴承钢质量好坏主要从哪两大类进 行评价？ • 4、人本目前有哪几个等级的GCr15钢？你公司主要用哪个或哪几个 等级的材料？ • 5、国内常用轴承钢钢厂有哪几家？
G20CrMo
4118
G20CrNiMo
8620
SNCM22 0 SUS440 C
9Cr18Mo
440C
Cr4Mo4V
M50
套圈材料及要求
套圈常用材料及基本要求
• 四、国内较知名轴承钢厂
1、宝钢集团特殊钢分公司（上钢五厂） 主要生产GCr15、52100、9Cr18、9Cr18Mo、Cr4Mo4v、 20CrMo、20CrNiMo及其它特殊钢 有模铸钢材和连铸钢材 2、江阴兴澄钢厂 主要生产GCr15、SKF3、100Cr6、SUJ2及其它特殊钢 仅有连铸钢材 3、东北特钢 主要生产GC15、SKF3、52100等其它特殊钢材 有模铸钢材和连铸钢材 4、其它。西宁特钢、大冶特钢、无锡钢厂、长城特钢等
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。
温度/℃
Ac1 升 温 保温 冷却 750~795 ℃
时间/h
轴承热处理工艺介绍
轴承热处理工艺介绍
轴承钢回火
淬火钢一般回火工艺
公差等 级 P0、P6 中小型套圈 回火时间 /h 2.5~3
套圈 进炉 加热、保温
冷却
轴承热处理工艺介绍
轴承热处理工艺介绍
轴承钢淬火工艺曲线
温度/℃ Acm A”c1 升 温
820~860 ℃保温
900 ℃ 750~795 ℃ 冷却
时间/h
轴承热处理工艺介绍
轴承热处理工艺介绍
轴承钢回火
把淬火钢加热到Ac1以下的某一个温度，保温一定时间后冷却至室 温的热处理过程叫回火。
轴承材料及热处理测试介绍
轴承材料及热处理测试介绍
轴承钢材料测试项目
1) 化学成份（C、Si、Mn、Cr、S、P、Cu、O、Ti……）； 2）组织的均匀性： 宏观组织（偏析、中心疏松、一般疏松）、 微观组织（碳化物液析、碳化物带状、碳化物网状及退火组织等）； 3）材料的洁净度： 非金属夹杂物的大小、形状及分布等； 4）力学性能： 抗拉强度、硬度。
3) 等温退火，球化退火Βιβλιοθήκη Baidu降低硬度、为淬火做准备
温度/℃ 升 温 780~810 快冷 680~720
快冷
炉冷至650℃后出炉
2~5
2~4 时间/h
轴承热处理工艺介绍
轴承热处理工艺介绍
轴承钢常用退火工艺
4) 快速退火，球化退火，降低硬度、为淬火做准备
温度/℃ 900~910 780±10
30~50 min 正火
名称
回火设备 油炉或电炉
回火温度/℃ 160~180
P4、P5
油炉
170~200
3.5~4
大型套圈
P0
电炉
180~220
6~12
轴承热处理工艺介绍
轴承热处理工艺介绍
轴承钢附加回火
淬火钢一般附加工艺，附加回火的保温时间在3h以内，应力降低最 快，以后则趋于缓慢，附加回火的保温时间和次数，应按照轴承精度
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（179~207HB）之间，为车加工提供良好的车削加工性 能。
3) 消除应力 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
轴承热处理工艺介绍
轴承热处理工艺介绍
轴承钢常用退火工艺
1) 低温退火，消除内应力
片状
粒状
热处理基本工艺介绍
热处理基本工艺介绍
钢热处理常见相：
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
板条马氏体
针状马氏体
轴承热处理工艺介绍
4~8 时间/h
轴承热处理工艺介绍
轴承热处理工艺介绍
轴承钢常用正火工艺：
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
热处理基本工艺介绍
热处理基本工艺介绍
常用热处理工艺： 正火（一般正火、高温正火） 退火（去应力退火、再结晶退火、球化退火） 淬火（不完全奥氏体化） 回火（低温回火、中温回火、高温回火）
淬火炉 上料区 输送带
清洗机
回火炉
冷却油槽
热处理基本工艺介绍
热处理基本工艺介绍
钢热处理常见相：
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 铁素体的硬度： ＜HV200
套圈材料及要求
套圈常用材料及基本要求
• 常用轴承钢国内外牌号对比
中国 GB GCr15 SAE 52100 美国 ASTM 52100 日本 JIS SUJ2 DIN 100Cr6 100CrMn 6 德国 材料号 1.3505 英国 BS 534A99 SKF3 SKF
GCr15SiMn
1· 3520
等级和零件尺寸来选择
套圈尺寸 有效厚度 /mm ＜6 ＜100 6~12 100~200 12~20 200~300 20~ 300~
设计外径 /mm
温度/℃
油炉 保温时间/h
130~150
3~4
130~150
5
130~150
6
130~150
7
电炉
3.5~4.5
5.5
6.5
7.5
轴承热处理工艺介绍
按照钢的品质分类： 普通钢（P ≤0.045%，S ≤0.055%） 优质钢（P ≤0.035%，S ≤0.035%） 高级优质钢（P ≤0.035%，S ≤0.030%） 按化学成份分类： 碳素钢 低碳钢C ≤0.25%，中碳钢0.25%≤ C ≤0.60%，高碳钢C ＞ 0.6% 合金钢 低合金钢≤5%，中合金钢5%≤ C ≤10%，高合金钢＞ 10%
热处理基本工艺介绍
热处理基本工艺介绍
热处理定义： 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。
不锈轴承钢
特殊性能钢
套圈材料及要求
套圈常用材料及基本要求
1、轴承钢洁净度 a、纯洁度的表征：[O]、夹杂物水平、[Ti] [O]：上世纪大于20PPM，目前国内水平6～16PPM，目前国外 最好水平小于8PPM 夹杂物类型：A、B、C、D [Ti]：上世纪SKF公司50PPM，本世纪初控制30PPM b、夹杂物的危害：夹杂物与基体交界处产生微裂纹，脆性剥落，破坏 钢的连续性并产生应力集中。 c、夹杂物来源：炉体耐火材料及炉渣；未能排出脱氧产物及析出 的脱氧产物
滚动轴承 材料及热处理介绍
郭长建
目录
目
录
一、滚动轴承常用材料介绍
二、滚动轴承热处理工艺介绍 三、滚动轴承材料及热处理检测技术
金属材料基本知识
常用材料分类
金属材料、非金属材料及复合材料 金属材料：黑色金属和有色金属 黑色金属：纯铁、钢、铸铁 有色金属：铜及铜合金、铝及铝合金、钛及钛合金、镁及镁合金等
套圈材料及要求
套圈常用材料及基本要求
2、材料的均匀性 • 化学成分均匀性：合金元素均匀性，C、S、P微观及宏观偏析； • 碳化物的均匀性：碳化物颗粒大小、间距、形态分布（碳化物网状、 碳化物液析、碳化物带状）
不均匀形的危害（一些试验结果）： a、碳化物液析的危害相当与脆性夹杂物； b、当碳化物带状大于3级时，可使轴承寿命降低1/3； c、碳化物网状升高1级，可使轴承降低1/3； d、碳化物颗粒影响轴承寿命，碳化物平均粒度为0.56um比1um的疲 劳寿命提高2.5倍。
思 考 题
• 1、热处理行业常用“四把火”，说出其名称及主要作用？
• 2、你所接触到轴承零件都有哪些热处理工艺？ • 3、GCr15球化退火温度一般是多少？时间一般多长？ • 4、GCr15钢淬火（回火）温度一般是多少？时间一般多长？ • 5、GCr15钢淬回火处理一般用什么设备？
轴承材料及热处理测试介绍
消除不太粗 网状碳化物 或返修退火
细化组织
930~950 910~940
900~920 880~910
890~900 870~890
轴承热处理工艺介绍
轴承热处理工艺介绍
轴承钢退火：
1) 获得均匀分布的细粒状珠光体 为后道工序的淬火热处理做好预准备。
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
温度/℃ GCr15 670~720 GCr15SiMn 650~720 升温
4~8 时间/h
轴承热处理工艺介绍
轴承热处理工艺介绍
轴承钢常用退火工艺
2) 一般退火，球化退火，降低硬度、为淬火做准备
温度/℃ 720 升温
770~810
1
2~6 时间/h
轴承热处理工艺介绍
轴承热处理工艺介绍
轴承钢常用退火工艺
套圈材料及要求
套圈常用材料及基本要求
GCr15 GCr15SiMn GCr18Mo 套圈： 壁厚δ ≤15mm δ ≤50mm δ ≤50mm 滚动体： 球：≤50mm 球：≤80mm 球：≥50mm 高碳铬轴承钢 滚子：≤30mm 滚子：≤60mm 滚子≥30mm 上述钢一般工作温度低于120℃，高温回火后可用在200 ℃以下。 渗碳轴承钢 G20CrMo(A) 壁厚δ ≥6～10mm 层渗0.5~1.5mm G20CrNiMo(A)(C-8620)壁厚δ ≥8～12mm 层渗1.5~2.0mm G20CrNi2Mo(A)(C-4320)壁厚δ ≥10～15mm 层渗1.6~2.4mm G20Cr2Ni4(A)壁厚δ ≥20～70mm 层渗2.5~5.0mm 使用温度一般不超过120 ℃ 9Cr18 9Cr18Mo ：工作温度-250~300 ℃,腐蚀环境，较大负荷 1Cr13～4Cr13：工作温度250 ℃以下，腐蚀环境，较小负荷 Cr4Mo4V：工作温度425 ℃以下 55钢：壁厚δ ≤10mm（油淬） 40Cr：壁厚δ ≤18mm（油淬）
晶体模型
彩色腐蚀铁素体
黑白腐蚀铁素体
热处理基本工艺介绍
热处理基本工艺介绍
钢热处理常见相：
奥氏体——γ－Fe，高温下C溶于铁素体中的固溶体，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 奥氏体硬度：
晶体模型
奥氏体
奥氏体晶粒度
热处理基本工艺介绍
热处理基本工艺介绍
钢热处理常见相：
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。
2~2.5 退火
冷却 60~90℃/h 至650℃
时间/h
轴承热处理工艺介绍
轴承热处理工艺介绍
轴承钢淬火
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；
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。
钢：碳钢和合金钢
铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁
金属材料基本知识
保持架SPCC 套圈、钢球GCr15、 55#、40Cr 黄铜HPb59-1
PA66、46、胶木保持架 NBR、ACM、FKM
金属材料基本知识
常用材料分类
习惯上，把含碳量＞2.11%，或者＜0.0218%的归类于铸铁或纯铁； 含碳量＜2.11%归类为钢