滚动轴承热处理文档格式.docx

1、一般用含铬合金钢制造，常用材料有GCr15、GCr15SiMn、GCr6、GCr9等，经热处理后硬度可达HRC61-65。保持架一般用低碳钢板冲压而成，高速轴承多采用有色金属（如黄铜）或塑料保持架。1.2滚动轴承的主要类型及代号1.2.1类型及构造机械有各种不同的工况，为满足这些具体的使用要求，需要有不同类型的轴承来保证实际需要。根据滚动体形状，滚动轴承大致可分为球轴承和滚子轴承；按其承受负荷的主要方向，则可分为向心轴承和推力轴承。表1为球轴承和滚子轴承的一般特性比较。表1球轴承和滚子轴承的一般特性比较1.2.2滚动轴承类型的选择滚动轴承类型多种多样，选用时可考虑以下方面因素，从而进行选择。1

2、.载荷的大小、方向和性质：球轴承适于承受轻载荷，滚子轴承适于承受重载荷及冲击载荷。当滚动轴承受纯轴向载荷时，一般选用推力轴承；当滚动轴承受纯径向载荷时，一般选用深沟球轴承或短圆柱滚子轴承；当滚动轴承受纯径向载荷的同时，还有不大的轴向载荷时，可选用深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承及调心球或调心滚子轴承；当轴向载荷较大时，可选用接触角较大的角接触球轴承及圆锥滚子轴承，或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起，这在极高轴向载荷或特别要求有较大轴向刚性时尤为适应宜。2允许转速：因轴承的类型不同有很大的差异。一般情况下，摩擦小、发热量少的轴承，适于高转速。设计时应力求滚动轴承在低于其极限转速的条件下工

3、作。3刚性：轴承承受负荷时，轴承套圈和滚动体接触处就会产生弹性变形，变形量与载荷成比例，其比值决定轴承刚性的大小。一般可通过轴承的预紧来提高轴承的刚性；此外，在轴承支承设计中，考虑轴承的组合和排列方式也可改善轴承的支承刚度。4调心性能和安装误差：轴承装入工作位置后，往往由于制造误差造成安装和定位不良。此时常因轴产生捞度和热膨胀等原因，使轴承承受过大的载荷，引起早期的损坏。自动调心轴承可自行克服由安装误差引起的缺陷，因而是适合此类用途的轴承。5安装和拆卸：圆锥滚子轴承、滚针轴承和圆锥滚子轴承等，属于内外圈可分离的轴承类型（即所谓分离型轴承），安装拆卸方便6市场性：即使是列入产品目录的轴承，市场上

4、不一定有销售；反之，未列入产品目录的轴承有的却大量生产。因而，应清楚使用的轴承是否易购得。1.2.3滚动轴承的代号滚动轴承代号是用字母加数字来表示轴承结构、尺寸、公差等级、技术性能等特征的产品符号。国家标准GB/T272-93规定轴承的代号由三部分组成：前置代号 基本代号 后置代号基本代号是轴承代号的基础。前置代号和后置代号都是轴承代号的补充，只有在遇到对轴承结构、形状、材料、公差等级、技术要求等有特殊要求时才使用，一般情况可部分或全部省略。1 基本代号基本代号表示轴承的基本类型、结构和尺寸。它由轴承类型代号、尺寸系列代号、内径代号构成。类型代号 尺寸系列代号 内径代号（1） 轴承类型代号 用

5、数字或字母表示不同类型的轴承，详见资料库。（2）尺寸系列代号 由两位数字组成。前一位数字代表宽度系列（向心轴承）或高度系列（推力轴承），后一位数字代表直径系列。尺寸系列表示内径相同的轴承可具有不同的外径，而同样的外径又有不同的宽度（或高度），由此用以满足各种不同要求的承载能力。（3）内径代号 表示轴承公称内径的大小，用数字表示.例1 轴承 2 32 242-类型代号，调心滚子轴承；32-尺寸系列代号；24-内径代号，d=120mm例2 轴承 6208-2Z/P66-类型代号，深沟球轴承；2-尺寸系列代号；08-内径代号，d=40mm；2Z-轴承两端面带防尘罩；P6-公差等级符合标准规定6级；二

6、滚动轴承钢的服役条件及失效形式2.1滚动轴承钢的服役条件轴承多数为高载荷（球轴承的接触应力达4900MPa，滚动轴承应力达2940MPa）下运行，在套圈和滚动体接触面上承受交变应力，高转速（dN值2.5X106mmr/min）、长寿命下服役2.2滚动轴承钢失效形式在一般机械设备传动系统中，由于滚动轴承的失效而造成整个传动系统的损坏所占的比例很大。因此，在滚动轴承的设计中如对各种因素考虑不周，就将降低实际的使用寿命。表2滚动轴承常见的失效形式三 滚动轴承的工作特点与滑动轴承相比，滚动轴承具有下列优点：（）应用设计简单，产品已标准化，并由专业生产厂家进行大批量生产，具有优良的互换性和通用性。（）起

7、动摩擦力矩低，功率损耗小，滚动轴承效率（0.98-0.99）比混合润滑轴承高。（）负荷、转速和工作温度的适应范围宽，工况条件的少量变化对轴承性能影响不大。（）大多数类型的轴承能同时承受径向和轴向载荷，轴向尺寸较小。（）易于润滑、维护及保养。滚动轴承也有下列缺点：（1）大多数滚动轴承径向尺寸较大。（2）在高速、重载荷条件下工作时，寿命短。（3）振动及噪音较大。四、滚动轴承的要求滚动轴承是广泛运用的机械支承。其功能是在保证轴承有足够寿命的条件下，用以支承轴及轴上的零件，并与机座作相对旋转、摆动等运动，使转动副之间的摩擦尽量降低，以获得较高传动效率。常用的滚动轴承已制定了国家标准，它是利用滚动摩擦原

8、理设计而成，由专业化工厂成批生产的标准件。在机械设计中只需根据工作条件选用合适的滚动轴承类型和型号进行组合结构设计。4.1滚动轴承用钢的基本性能要求 滚动轴承零件在实际使用过程中，往往要在拉伸、压缩、弯曲、剪切、交变等复杂应力状态和高应力值条件下， 高速长时间工作。 选择制造滚动轴承的材料是否合适，对其使用性能和寿命将有很大影响。 而选择材料的基本方法是根据轴承的破坏 （失效）形式来决定的。一般情况下，滚动轴承的主要破坏形式是在交变应力作用下的疲劳剥落，以及由于摩擦磨损而使轴承的精度丧失，此外，还有裂纹、压坑、锈蚀等原因造成轴承的非正常破坏。因此，总体而言，滚动轴承应具有高的抗塑性变形能力，少

9、的摩擦磨损，良好的旋转精度，高的尺寸精度，良好的尺寸稳定性，以及长的接触疲劳寿命。而且其中很多性能是由材料和热处理工艺所共同决定的。因而要求制造滚动轴承的材料经过后工序的一定热处理后具备以下的性能。 4.1.1高的接触疲劳性能 滚动轴承运转时，滚动体在轴承内、外圈的滚道间滚动时，其接触部分承受周期性交变负荷，多者每分钟达数万次或数十万次。在周期性交变应力的反复作用下，接触表面出现疲劳剥落。开始出现剥落后引起轴承的振动、噪音增大，工作温度不断上升，致使轴承最终疲劳破坏而不能使用。接触疲劳破坏是滚动轴承破坏的主要形式。因此，要求滚动轴承用钢应具有较高的接触疲劳强度。4.1.2高的耐磨性 滚动轴承正

10、常工作时，除了发生滚动摩擦外，还伴有滑动摩擦。其发生滑动摩擦的主要部位有：滚动体和滚道之间的接触面，滚动体和保持架兜孔之间的接触面，保持架和套圈引导挡边的接触面，滚子的端面和套圈挡边的接触面。滚动轴承中滑动摩擦的存在不可避免地使轴承零件产生磨损。如果轴承钢的耐磨性差，滚动轴承便会因为磨损而过早地丧失轴承的精度或因为轴承旋转精度的下降而使轴承的振动增加，寿命下降。因此，要求轴承钢具有高的耐磨性。4.1.3高的弹性极限 滚动轴承工作时，由于滚动体于内外套圈之间接触面积小，轴承在承受负荷时、尤其是承受较大负荷情况下，接触表面的接触应力很大，为了防止在高的接触应力下发生塑性变形，以致于破坏轴承精度和产

11、生表面裂纹，所以轴承用钢应具有高的弹性极限。4.1.4合适的硬度 硬度对接触疲劳寿命、耐磨性、弹性极限有着非常密切的关系，因此滚动轴承的硬度也直接影响着滚动轴承的寿命，所以硬度是滚动轴承的重要指标之一。滚动轴承的硬度通常要根据轴承承受负荷的方式和大小、轴承尺寸和壁厚的总体情况来决定，硬度过高或过低都将影响轴承的寿命。众所周知，滚动轴承的主要失效形式有接触疲劳破坏；耐磨性差或尺寸不稳定而导致轴承精度丧失；轴承零件缺乏一定的韧性，在承受较大冲击负荷而发生脆断导致轴承的破坏。一定要根据轴承的具体情况和失效的方式来确定轴承的硬度。对于由于疲劳剥落破坏或由于轴承零件耐磨性差导致轴承精度丧失的情况，轴承零

12、件应选择较高的硬度；对于承受较大冲击负荷的轴承（例如轧机轴承、部分汽车轴承等） ，适当降低硬度以提高轴承的韧性是十分必要的。4.1.5一定的韧性 很多轴承在使用过程中都承受一定的冲击负荷，因此要求轴承钢具有一定的韧性， 以保证轴承不因承受冲击负荷而破坏。对于承受较大冲击负荷的轴承如轧机轴承、铁路轴承等要求材料具有相对较高的冲击韧性和断裂韧性， 这些轴承有的用贝氏体淬火，有的用渗碳钢，就是保证这些轴承具有较好的耐冲击性能。4.1.6良好的尺寸稳定性 滚动轴承是精密的机械零件，其精度是以微米为计算单位的。在轴承长期的保管和使用过程中， 不能因轴承零件内在组织或应力变化而引起轴承尺寸的改变导致轴承的

13、精度丧失。因此，要求轴承用钢具有较好的尺寸稳定性。4.1.7一定的防锈性能 因滚动轴承的生产工序繁多，生产周期较长，有的半成品或成品零件在装配前需要较长时间的存放，因此，轴承零件在生产过程中或在成品保存中都极易发生一定的锈蚀，尤其是在潮湿的空气中。因此，滚动轴承用钢要求具有一定的防锈性能。4.1.8良好的工艺性能 滚动轴承在生产过程中，零件需要经过多道冷、热加工工序，这就要求轴承用钢应具有良好的加工性能，如冷、热成型性能，切削加工性能，磨削加工性能，热处理性能等，以适应滚滚动轴承大批量、高效率、低成本和高质量的生产需要。 此外，对于特殊工况条件下使用的轴承用钢除以上几个基本要求外，还应具备相应

14、的特殊性能要求，如耐高温性能、高速性能、抗腐蚀和无磁性能。4.2 轴承用钢冶金质量的基本要求 滚动轴承的使用寿命和可靠性很大程度上与轴承用钢的冶金质量有着密切的关系。由于轴承钢所具有的特性，对冶金质量的要求比一般工业用钢要严格的多。4.2.1严格的化学成分要求 一般滚动轴承用钢主要是高碳铬轴承钢，即含碳量1%左右，加入1.5%左右的铬，并含有少量的锰、硅元素的过共析钢。只有严格控制轴承钢中的化学成分，才能通过热处理工序等到满足轴承性能的组织和硬度。4.2.2较高的尺寸精度 对于滚动轴承用钢要求钢材尺寸精度较高， 这是因为大部分轴承零件都要经过压力加工成型。 为了节省材料和提高劳动生产率， 绝大

15、部分轴承套圈都是经过锻造成型，钢球经过冷镦或热锻成型，小尺寸的滚子也是经过冷镦成型，如果钢材的尺寸精度不高，就无法精确的计算下料尺寸和重量，不能保证轴承零件的产品质量，容易造成设备和模具的损坏。4.2.3特别严格的纯洁度要求 钢中的纯洁度是指钢中所含非金属夹杂物的多少，纯洁度越高，钢中的非金属夹杂物含量越低。轴承钢中的氧化物、硅酸盐、点状不变形夹杂物等有害夹杂物是导致轴承早期疲劳剥落、显著降低轴承寿命的主要原因。而且，脆性夹杂物由于在磨加工过程中容易从金属基体上剥落下来，严重影响轴承零件精加工后的表面质量。为了提高轴承的使用寿命和可靠性，必须降低轴承钢中的非金属夹杂物的含量。4.2.4严格的低

16、倍组织和显微（高倍）组织要求 轴承钢的低倍组织是指一般疏松、中心疏松和偏析，显微（高倍）组织包括轴承钢的退火组织、碳化物网状、带状和液析等。低、高倍组织的优劣对滚动轴承的性能和使用寿命有很大的影响。所以，在轴承钢材料标准中对低、高倍组织有着严格的要求。4.2.5特别严格的表面缺陷和内部缺陷要求 对轴承钢而言，表面缺陷包括表面裂纹、表面夹渣、毛刺、折叠、结疤、氧化皮等，内部缺陷包括缩孔、气泡、白点、过烧、严重的疏松和偏析、显微孔隙等。这些缺陷对于轴承的加工、轴承的性能和使用寿命有着很大的影响，在轴承钢材料标准中明文规定不允许出现这些缺陷。4.2.6特别严格的碳化物不均匀性要求 在轴承钢中，如果出

17、现碳化物分布不均匀，在热处理加工过程中容易造成组织和硬度的不均匀。在碳化物分布较少的区域，形成马氏体针状组织，硬度偏低。因为在滚动轴承零件热处理技术条件中对热处理后的组织、硬度和硬度均匀性有着严格的要求，而且，碳化物不均匀性还容易使轴承零件在淬火冷却时产生裂纹，碳化物不均匀性还导致轴承寿命的降低。4.2.7特别严格的表面脱碳层要求 在轴承钢材料标准中对钢材的表面脱碳层有着严格的规定， 如果表面脱碳层超出标准的规定范围，在热处理前的加工过程中没有将其全部清除掉，那么在热处理淬火过程中容易产生淬火裂纹，造成零件的报废。五 精密轴承滚动轴承钢（GCr15）中的合金元素的作用5.1 GCr15轴承钢中

18、硅元素的作用有利于体心立方的铁素体组织的形成，在钢中不形成碳化物，在周期表中处于铁左边，主要固溶于铁中。其对碳在奥氏体中的扩散系数影响不大，对奥氏体形成速度无甚影响，可升高A1点，相对的减缓了奥氏体的形成速度。对加热时奥氏体晶粒大小稍有阻碍或不起作用，可推迟珠光体相变使C曲线右移，使C曲线上的鼻子移向高温区域，使Ms点降低，提高过冷奥氏体的稳定性，从而降低淬火临界冷却速度，提高钢的淬透性。可显著地减慢马氏体在较低温度的分解，但不减慢在400500回火时马氏体的分解，显著阻碍碳化物的聚集，阻碍钢在回火时消除各类畸变的作用，而且一般都推迟了淬火钢相的回复、再结晶和碳化物聚集过程，从而抑制了钢的硬度

19、、强度的降低，增强了钢的回火稳定性。可提高相的再结晶温度，可使钢回火脆性显著增强，可改变钢的各相组织，增加珠光体数量。主要目的是增大钢的淬透性，全部淬透零件在高温回火后可获得高而均匀的综合力学性能，特别是高的屈强比，显著强化铁素体，比在一定范围内还能提高钢的韧性。5.2 GCr15轴承钢中铬元素的作用可封闭相区的元素，含量达到一定量时，相区被封闭，即使相图上的区域收缩成一个很小的范围，超过此含量合金发生到相变，有利于体心立方的铁素体组织的形成。在钢中可形成碳化物，其为过渡过度族元素，在周期表中位于铁的左边，可降低钢的共析点含碳量以及碳在中的最大固溶度，大量加入可使相区消失，得到全部铁素体组织。

20、是强化物形成元素，降低碳在奥氏体中的扩散系数，因而大大推迟了珠光体向奥氏体转变过程，在钢中由于形成的特殊碳化物不易溶解，将使奥氏体形成速度减慢，可升高A1点，相对的减缓了奥氏体的形成速度。显著的将相的再结晶温度推向高温，使钢中明显出现回火脆性，强烈的阻止马氏体分解的进一步发展，可改变钢的各相组织，增加珠光体数量。增大钢的淬透性，全部淬透零件在高温回火后可获得高而均匀的综合力学性能，特别是高的屈强比，显著强化铁素体，比在一定范围内还能提高钢的韧性。如果形成难溶解的特殊碳化物，则在加热时，如果保温时间不足，将会得到成分极不均匀的奥氏体。对加热时奥氏体晶粒大小有中等阻碍作用，可推迟珠光体相变，使Ms

21、点降低，提高过冷奥氏体的稳定性，从而降低淬火临界冷却速度，提高钢的淬透性。显著阻碍碳化物的聚集，阻碍钢在回火时消除各类畸变的作用，而且一般都推迟了淬火钢相的回复、再结晶和碳化物聚集过程，从而抑制了钢的硬度、强度的降低，增强5.3 GCr15轴承钢中锰元素的作用可开启相区，如果达到一定数量，便可完全抑制相区的出现，而代之以相，因此如果r区域淬火至室温就很容易获得奥氏体。可提高相的再结晶温度，使钢中明显出现回火脆性，可改变钢的各相组织，增加珠光体数量。在钢中可形成碳化物，其为过渡过度族元素，在周期表中位于铁的左边，可降低A3和A1，大量加入后甚至可以使A3降到室温以下，则钢在室温下仍具有奥氏体组织

22、，可改变工析转变温度，降低A1点相对来说增加了过热度，也就增大了奥氏体的形成速度，可使珠光体细化，有利于奥氏体形成，对加热时奥氏体晶粒大小则有助。可推迟珠光体相变，使Ms点降低，提高过冷奥氏体的稳定性，从而降低淬火临界冷却速度，提高钢的淬透性。为了增大钢的淬透性，全部淬透零件在高温回火后可获得高而均匀的综合力学性能，特别是高的屈强比，显著强化铁素体，比在一定范围内还能提高钢的韧性。六轴承的加工路线6.1 加工工艺路线下料锻压毛坯等温球化退火车削加工粗磨淬火回火细磨稳定化处理（附加回火）精研工件表面检验成品清洗防锈。6.2预备热处理GCr15钢预备热处理采用的是球化退火，目的使组织变为均匀分布的

23、细粒状珠光体，获得最佳的机加工性能并为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。GCr15钢退火组织为均匀细粒 状珠光体。6.3车削加工6.3.1粗车根据车削工艺图纸进行粗车加工，切削速度、切削量严格按工艺规定执行（一般切削速度为5转/分钟。切削余量10mm12mm）6.3.2粗车时效轴承零件粗车完成后，采用三点支承、平放（不允许叠放），时效时间不小于48小时候才能进行精车加工。精车轴承零件时，切削速度每分钟6至8转，切削量0.30.5mm。6.3.3成型精车成型零件最后成型精车时，为防止零件变形，须将零件固定夹紧装置松开，使零件处于无受力状态，车削速度为每分钟8转、切削量为0.

24、2mm。6.4清洗在8090的3%碳酸钠（质量分数）水溶液中热清洗。七热处理工艺7.1热处理工艺介绍热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。金属热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。 为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应

25、用最广的材料，钢铁显微组织复杂，可以通过热处理予以控制，所以钢铁的热处理是金属热处理的主要内容。另外，铝、铜、镁、钛等及其合金也都可以通过热处理改变其力学、物理和化学性能，以获得不同的使用性能。7.2在金属热处理工艺中各种处理方法及目的7.2.1退火 操作方法：将钢件加热到Ac3+3050度或Ac1+3050度或Ac1以下的温度（可以查阅有关资料）后，一般随炉温缓慢冷却。目的：1.降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；2.细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；3.消除冷、热加工所产生的内应力。应用要点：1.适用于合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速钢的锻件、焊接件以及供应状

26、态不合格的原材料；2.一般在毛坯状态进行退火 。7.2.2正火 将钢件加热到Ac3或Accm 以上3050度，保温后以稍大于退火的冷却速度冷却。正火通常作为锻件、焊接件以及渗碳零件的预先热处理工序。对于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素结构钢及低合金钢件，也可作为最后热处理。对于一般中、高合金钢，空冷可导致完全或局部淬火，因此不能作为最后热处理工序。7.2.3淬火 将钢件加热到相变温度Ac3或Ac1以上，保温一段时间，然后在水、硝盐、油、或空气中快速冷却。淬火一般是为了得到高硬度的马氏体组织，有时对某些高合金钢（如不锈钢、耐磨钢）淬火时，则是为了得到单一均匀的奥氏体组织，以提高耐磨性和耐蚀性。1

27、.一般用于含碳量大于百分之零点三的碳钢和合金钢；2.淬火能充分发挥钢的强度和耐磨性潜力，但同时会造成很大的内应力，降低钢的塑性和冲击韧度，故要进行回火以得到较好的综合力学性能。7.2.4回火 将淬火后的钢件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后，于空气或油、热水、水中冷却。1.降低或消除淬火后的内应力，减少工件的变形和开裂；2.调整硬度，提高塑性和韧性，获得工作所要求的力学性能；3.稳定工件尺寸。1.保持钢在淬火后的高硬度和耐磨性时用低温回火；在保持一定韧度的条件下提高钢的弹性和屈服强度时用中温回火；以保持高的冲击韧度和塑性为主，又有足够的强度时用高温回火；2.一般钢尽量避免在230280度、

28、不锈钢在400450度之间回火，因为这时会产生一次回火脆性。7.2.5调质 淬火后高温回火称调质，即将钢件加热到比淬火时高1020度的温度，保温后进行淬火，然后在400720度的温度下进行回火。1.改善切削加工性能，提高加工表面光洁程度；2.减小淬火时的变形和开裂；3.获得良好的综合力学性能。1.适用于淬透性较高的合金结构钢、合金工具钢和高速钢；2. 不仅可以作为各种较为重要结构的最后热处理，而且还可以作为某些紧密零件，如丝杠等的预先热处理，以减小变形。7.2.6.时效 将钢件加热到80200度，保温520小时或更长时间，然后随炉取出在空气中冷却。1. 稳定钢件淬火后的组织，减小存放或使用期间的变形；2.减轻淬火以及磨削加工后的内应力，稳定形状和尺寸。1. 适用于经淬火后的各钢种；2.常用于要求形状不再发生变化的紧密工件，如紧密丝杠、测量工具、床身机箱等。7.2.7冷处理 将淬火后的钢件，在低温介质（如干冰、液氮）中冷却到6080度或更低，温度均匀一致后取出均温到室温。1使淬火钢件内的残余奥氏体全部或大部转换为马氏