轴承加工热处理过程及技术应用效果

HEATS

　　热处理发展历程

2 v7 D. o! A, ?* H

　　(1)清洁热处理

8 }4 Y- r0 T+ V4 ~9 P7 I

　　热处理生产形成的废水、废气、废盐、粉尘、噪声及电磁辐射等均会对环境造成污染。解决热处理的环境污染问题，实行清洁热处理(或称绿色环保热处理)是发达国家热处理技术发展的方向之一。为减少SO2、CO、CO2、粉尘及煤渣的排放，已基本杜绝使用煤作燃料，重油的使用量也越来越少，改用轻油的居多，天然气仍然是最理想的燃料。

4 r+ F1 J- L4 q- T8 Q _

　　燃烧炉的废热利用已达到很高的程度，燃烧器结构的优化和空-燃比的严格控制保证了合理燃烧的前提下，使NOX和CO降低到最低限度；使用气体渗碳、碳氮共渗及真空热处理技术替代盐浴处理以减少废盐及含CN-有毒物对水源的污染；采用水溶性合成淬火油代替部分淬火油，采用生物可降解植物油代替部分矿物油以减少油污染。

　　(2)精密热处理

) ?2 z% \: y! P) S$ j 0 ]1 F- N! f, a' S" x) Z# w

　　精密热处理有两方面的含义：一方面是根据零件的使用要求、材料、结构尺寸，利用物理冶金知识及先进的计算机模拟和检测技术，优化工艺参数，达到所需的性能或最大限度地发挥材料的潜力；另一方面是充分保证优化工艺的稳定性，实现产品质量分散度很小(或为零)及热处理畸变为零。

* D! F1 M/ i3 X# A/ ~ t

　　(3)节能热处理

　　科学的生产和能源管理是能源有效利用的最有潜力的因素，建立专业热处理厂以保证满负荷生产、充分发挥设备能力是科学管理的选择。在热处理能源结构方面，优先选择一次能源；充分利用废热、余热；采用耗能低、周期短的工艺代替周期长、耗能大的工艺等。

! Y6 \ ?5 l$ t. j( R8 G ]6 M" Z

　　(4)少无氧化热处理

1 ^/ C0 K( U* d# T( h5 @- d; Z ; `. t4 ?9 n7 o9 |. I- f

　　由采用保护气氛加热替代氧化气氛加热到精确控制碳势、氮势的可控气氛加热，热处理后零件的性能得到提高，热处理缺陷如脱碳、裂纹等大大减少，热处理后的精加工留量减少，提高了材料的利用率和机加工效率。真空加热气淬、真空或低压渗碳、渗氮、氮碳共渗及渗硼等可明显改善质量、减少畸变、提高寿命。

# H8 N! `5 h2 z9 C4 l . q" t8 F: g1 ]2 m7 h

　　热处理技术应用效果

　　(1)扩大了GCr15钢应用范围，一般地GCr15钢M淬火时套圈有效壁厚在12mm以下，但BL淬火时由于硝盐冷却能力强，若采用搅拌、串动、加水等措施，套圈有效壁厚可扩大至28mm左右。

* |8 S% z: A5 p( s1 u. Y# g

　　(2)硬度稳定、均匀性好

* ^' F3 ?' L% G7 e 8 Y$ E; E+ z; V/ m& A7 {, |

　　由于BL转变是一个缓慢过程，一般GCr15钢需4h，GCr18Mo钢需5h，套圈在硝盐中长时间等温，表面心部组织转变几乎同时进行，因此硬度稳定、均匀性好，一般GCr15钢BL淬火后硬度在59~61HRC,均匀性≤1HRC，不象淬火时套圈壁厚稍大一些就出现硬度低、软点、均匀性差等问题。

1 I" y. D( j6 U) t" [5 |

　　(3)减少淬火、磨削裂纹

( T0 G J* d; f+ ]- c; M$ f

　　在铁路、轧机轴承生产中，由于套圈尺寸大、重量重，油淬火时M组织脆性大，为使淬火后获得高硬度常采取强冷却措施，结果导致淬火微裂纹；而BL淬火时，由于BL组织比M组织韧性好得多，同时表面形成高达-400~-500MPa的压应力，极大地减小了淬火裂纹倾向；在磨加工时表面压应力抵消了部分磨削应力，使整体应力水平下降，大大减少了磨削裂纹。

+ M- Q1 e% s6 E7 d% L. ^% h

　　(4)轴承使用寿命提高

8 Z( t- J& H3 e, B4 `3 S% Y 2 b6 E7 u! x2 Z) X" {3 |1 c m0 `7 O / _3 {+ f. @3 `- o

　　对于承受大冲击载荷的铁路、轧机轴承等，经M淬火后使用时主要失效形式为：装配时内套开裂，使用过程中受冲击外圈挡边掉块、内圈碎裂，而等温淬火轴承由于冲击韧性好、表面压应力，无论装配时内套开裂，还是使用过程中外套挡边掉块、内套碎裂倾向性大大减小，且可降低滚子的边缘应力集中。因此，经等温淬火后比M淬火后平均寿命及可靠性提高。