gcr轴承钢的热处理工艺设计

热处理工艺

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 ------------

--------4 2 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 ---------------------------------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 ---------------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

设计要求：

1.相变点的确定

2.热处理工艺参数的制定

3.热处理设备的选择

4.组织特点和性能的分析

5.夹具的设计或选用

6.工艺卡片填写

学生应完成的工作：

进行零件的加工路线中有关热处理工序和热处理辅助工序的设计。根据零件的技术要求，选定能实现技术要求的热处理方法，制定工艺参数，画出热处理工艺曲线图，选择设备，设计或选定装夹具，作出热处理工艺卡。最后，写出设计说明书，说明书中要求对各种热处理工序的工艺参数的选择依据和各种热处理后的显微组织作出说明。

任务下达日期：2011年12月19日 任务完成日期：2011年12月26日 答辩日期：

指导教师：黄新

学生签名：

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---------------------------------------------21 5收获和体会---------------------------------23 6参考文献-----------------------------------23 7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。其目的是：（1）培养学生综合运用所学热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。

（2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和夹具设计等。

（3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、零件绘图和学习使用设计资料、手册、标准和规范。

因此，本课程设计要求我们综合运用所学知识来解决生产实践中的热处理工艺制定问题，包括工艺设计中的细节问题，如设备的选用，夹具的设计等。要求我们设计工艺流程，这需要翻查大量的文献典籍。如何灵活使用资料、手册，怎样高效查找所需信息，以及手册的查找规范和标准等，均不是一蹴而就的事情，需要我们在实践中体会并不断地总结，才能不断进步。

材料热处理工艺课程设计是培养材料专业学生在热处理原理方面能力的重要环节，纸上谈兵是经不起考验的，扎实的理论唯有通过实践才能够证明，且科学的实践能够有效巩固甚至发展原有的理论，因此，本课程设计通过给出20余种不同牌号的材料，要求学生以个人（允许讨论）或组队的方式完成热处理工艺的设计，对学生巩固已学热处理知识、学习使用工具书、增强团队合作意识等是大有裨益的。

§2零件的技术要求及选材

2.1工作条件和技术要求

轴承广泛用于柴油机、拖拉机、机床、汽车和火车等各种机械设备与车辆上，它有轴承内套、外套、滚动体和保护器四部分组成的。内套紧装于主轴上，随轴一起转动。而外套则装在轴承座中静止不动，在轴转动过程中，内套和滚动体发生转

动和滚动，在高速运动下服役，承受点或线的接触的周期性的高压交变载荷和应力的作用，因此容易造成局部应力集中。

随着科学技术的发展，一些特殊用途的轴承想着高转速、高负荷、高温、低温、特大型、特小型、低噪声发展。例如，轴承转速Dn值已达到4000000r/min；承受局部接触应力达4000MPa；工作温度达600℃以上；超低温度达到-350℃；有的轴承最大直径达4.1m、质量达到7700kg；办公室自动化机器等小型轴承则要求抑制噪声。

滚动体和内外套三者之间既呈现滚动又呈现滑动，故会产生滚动摩擦和滑动摩擦，因此在分析上述过程中可知，滚动轴承的损坏形式为接触疲劳破坏和磨损，要求滚动体与内外套应具有高的抗疲劳性能和耐磨性，有良好的尺寸稳定性，才能确保轴承高的使用寿命。所以轴承钢的零件热处理后的硬度要求见JB/T 1255-2001标准规定，套圈硬度一般为57～65HRC；钢球硬度一般为58～66HRC，滚子硬度一般为57～65HRC。以球轴承为例。

图1.向心球轴承及其载荷分布情况

2.2材料的选择

本课程设计所要求的轴承钢为高碳铬钢。轴承工作时，套圈与滚动体之间呈点接触或线接触，承受着集中的周期性交变载荷，并在其高速运转中，同时存在着滚动摩擦和滑动摩擦。因此疲劳断裂和磨损是轴承破坏的主要形式。基于轴承的工作条件和破坏形式，对轴承钢的性能提出以下要求：具有高的接触疲劳强度和抗压强度；具有高的弹性极限和屈服极限；具有一定的韧性；据有良好的尺寸稳定性；具有一定的抗腐蚀性能；具有高而均匀的硬度与耐磨性；具有良好的工艺性能。根据其性能要求，在材料选择上，也注意以上几点，通常选用高铬轴承钢来制造轴承零件，如GCr15。其含碳量为0.95%～1.05%，铬元素的含量为0.5%～1.65%,确保高硬度的要求。铬元素的加入明显提高了钢的淬透性，同时细化了晶粒，淬火后在马氏体晶体基体上分布细小的、均匀的碳化物，不会出现纤维状的碳化物。铬还能提高低温回火的稳定性。因此适合制造轴承。

2.3化学成分及合金元素的作用

GCr15为常用的高碳铬钢的一种，是应用最广泛的的一种轴承钢，用于制造中小型轴承，也可以制造部分大型轴承。

表1.GCr15钢化学成分（%）