关于轴承钢的热处理工艺研究
吴先红
（宜昌茂明工具制造有限公司，湖北宜昌443133）
［摘要］目前，轴承钢零件广泛应用于生产加工中，因此对于其热处理工艺的研究也需要不断地深入。通过对轴承钢的热处理工艺的研究
的深入，对于实际生产中的一些难题也得到了解决。文章主要介绍了轴承钢的热处理工艺，同时以实际材料GCr15钢为例来介绍，明确了热处理的重要性。［关键词］轴承钢；热处理工艺；GCr15钢热处理作为机器零件与工具制造过程中的重要加工工艺，其目的不是改变材料的形状，而是通过改变金属材料的组织和性能来满足工程中对于材料的各种性能和加工的要求，因此选择合适的、先进的热处理工艺对于改善零件使用性能、提高产品的质量、延长产品的使用寿命、节约材料具有十分重要的意义。例如，把45#钢加热到840℃，保温一段时间后，部分在水中冷却，部分在空气中冷却，部分随炉冷却，从而得到的硬度也不相同，其中水冷的硬度最高，空气其次，随炉缓冷的硬度最低。因此，热处理工艺被广泛的应用在机械制造行业中。
1轴承钢的简介
轴承钢是一种专用结构钢，主要用来制造滚动轴承的滚动体、内外套圈等。而且轴承件的工作环境比较复杂，因此对轴承钢的性能要求也十分的严。首先，要有很高的接触疲劳强度和抗压强度。有些轴承件工作时压应力高达1500～5000MPa ，而且轴承件还经常承受应力的交变，往往造成接触疲劳破坏。其次，要求高的硬度和耐磨性。滚动体和轴套之间不但有滚动摩擦，还有滑动摩擦，常常会因过度磨损而破坏，因此需要具有高而均匀的硬度。最后，轴承钢还需要有足够的韧性和淬透性，以防止轴承在承受冲击载荷作用时发生破坏。
2轴承钢的热处理工艺2.1预备热处理
锻造后的轴承钢零件毛坯，其中金相组织为索氏体，其中允许有细小的网状碳化物的存在，此时可以不经正火经进行球化退火。但是如果毛坯锻造工艺不当，使之出现了奥氏体晶体析出的二次网状碳化物和条状珠光体组织，就需要采用正火消除这些组织，因为球化退火并不能完全消除这些组织，从而影响到了零件的使用寿命。如，当GCr15钢中有粗大网状碳化物时，需要采用900～950℃的加热温度，并在工件加热后保持40～60min ，正火。
轴承钢进行球化退火的目的是降低硬度，使其便于切削加工，从而获得均匀分布的细颗粒状珠光体，并为淬火做好准备，从而改善了轴承钢热处理的综合力学性能。GCr15钢通常采用的是等温球化退火，其工艺流程是先将钢材加热到780～810℃，保温3～6h ，然后在680～720℃保温3～4h ，从而使组织全部球化。球化加热的最佳温度是790℃。如果加热的温度过高，会使大量的碳化物溶解，球化结晶的核心变少，造成球化后的组织是粗大的球状珠光体或部分片状组织。
2.2最终热处理
此时一般采用的是淬火和低温回火，以提高钢的强度、硬度、耐磨性与抗疲劳性能。就以GCr15钢为例，淬火温度需要保持在820～860℃，温度高了会出现过热组织，影响轴承的韧性和疲劳强度；温度低了，奥氏体中溶解的Cr 、C 的数量会减少，会影响淬火后的硬度。
轴承钢零件淬火后应立即进行低温回火，回火的温度是150～170℃。由于回火的温度比较低，如果时间短了就得不到较稳定的组织和性能，而且内应力也无法完全消除，因此回火的时间要求是比较长的。精度要求较高的轴承零件，要用10号、20号或40号机油作为介
参考文献［］
[1]林约利. 热处理工操作技术[M].上海:上海科学技术文献出版社,2009.
[2]阎承沛. 典型零件热处理缺陷分析及对策480例[M].北京:机械工业出版社,2008
[3]林约利, 程芝苏. 简明金属热处理工手册[M].上海:上海科学技术出版社, 2003.
[4]那顺桑. 金属热处理300问[M].北京:化学工业出版社,2007.
质的油浴炉中进行回火，一般的轴承零件也可以在空气炉中进行回火。
3GCr15钢轴承零件热处理工艺中的问题研究3.1硬度不合格
在检测的时候，GCr15钢轴承零件的硬度不合格，是由于其内部的组织不合格。当硬度过硬时，其产生的原因是组织欠热或者冷却的速度太快产生了极细的点状珠光体，此时可以调整工艺，进行二次退货处理，来挽救轴承零件；当硬度过软时，其产生的原因是组织过热、往复退火或退火冷速太慢产生不均匀的粗粒珠光体，返修方法是先正火，再进行二次退火。在热处理过程中，要避免GCr15钢轴承零件的硬度不合格，可以通过控制锻造组织、防止退火时跑温的方法进行。
3.2其他现象
GCr15钢轴承零件经高频感应加热淬火处理后，出现沿轧制方向的带状组织，导致了工件的脆性明显增大，其断口特征呈典型的冰糖状沿晶断裂。缺陷成因分析，由于高温下原始组织中铬含量不同的碳化物溶解程度不同形成奥氏体成分的偏西，从而使不同区域组织腐蚀性能不同造成的。
4总述
轴承钢热处理是提高轴承零件产品质量和使用寿命的重要手段和方法，因此其热处理在这个加工的过程中占有十分重要的地位，于此同时新工艺、新设备、新技术的出现，也使得轴承钢的热处理工艺向更广阔的空间发展。在轴承钢中，GCr15钢应用的最为广泛，因此对于这种应用广泛的轴承钢的热处理工艺，更值得我们的研究，从而降低其工艺的缺陷及产品的不合格率，使得在轴承钢的热处理工艺效率更高，成本更低。
212
2009年11月(上
)
关于轴承钢的热处理工艺研究
吴先红
（宜昌茂明工具制造有限公司，湖北宜昌443133）
［摘要］目前，轴承钢零件广泛应用于生产加工中，因此对于其热处理工艺的研究也需要不断地深入。通过对轴承钢的热处理工艺的研究
的深入，对于实际生产中的一些难题也得到了解决。文章主要介绍了轴承钢的热处理工艺，同时以实际材料GCr15钢为例来介绍，明确了热处理的重要性。［关键词］轴承钢；热处理工艺；GCr15钢热处理作为机器零件与工具制造过程中的重要加工工艺，其目的不是改变材料的形状，而是通过改变金属材料的组织和性能来满足工程中对于材料的各种性能和加工的要求，因此选择合适的、先进的热处理工艺对于改善零件使用性能、提高产品的质量、延长产品的使用寿命、节约材料具有十分重要的意义。例如，把45#钢加热到840℃，保温一段时间后，部分在水中冷却，部分在空气中冷却，部分随炉冷却，从而得到的硬度也不相同，其中水冷的硬度最高，空气其次，随炉缓冷的硬度最低。因此，热处理工艺被广泛的应用在机械制造行业中。
1轴承钢的简介
轴承钢是一种专用结构钢，主要用来制造滚动轴承的滚动体、内外套圈等。而且轴承件的工作环境比较复杂，因此对轴承钢的性能要求也十分的严。首先，要有很高的接触疲劳强度和抗压强度。有些轴承件工作时压应力高达1500～5000MPa ，而且轴承件还经常承受应力的交变，往往造成接触疲劳破坏。其次，要求高的硬度和耐磨性。滚动体和轴套之间不但有滚动摩擦，还有滑动摩擦，常常会因过度磨损而破坏，因此需要具有高而均匀的硬度。最后，轴承钢还需要有足够的韧性和淬透性，以防止轴承在承受冲击载荷作用时发生破坏。
2轴承钢的热处理工艺2.1预备热处理
锻造后的轴承钢零件毛坯，其中金相组织为索氏体，其中允许有细小的网状碳化物的存在，此时可以不经正火经进行球化退火。但是如果毛坯锻造工艺不当，使之出现了奥氏体晶体析出的二次网状碳化物和条状珠光体组织，就需要采用正火消除这些组织，因为球化退火并不能完全消除这些组织，从而影响到了零件的使用寿命。如，当GCr15钢中有粗大网状碳化物时，需要采用900～950℃的加热温度，并在工件加热后保持40～60min ，正火。
轴承钢进行球化退火的目的是降低硬度，使其便于切削加工，从而获得均匀分布的细颗粒状珠光体，并为淬火做好准备，从而改善了轴承钢热处理的综合力学性能。GCr15钢通常采用的是等温球化退火，其工艺流程是先将钢材加热到780～810℃，保温3～6h ，然后在680～720℃保温3～4h ，从而使组织全部球化。球化加热的最佳温度是790℃。如果加热的温度过高，会使大量的碳化物溶解，球化结晶的核心变少，造成球化后的组织是粗大的球状珠光体或部分片状组织。
2.2最终热处理
此时一般采用的是淬火和低温回火，以提高钢的强度、硬度、耐磨性与抗疲劳性能。就以GCr15钢为例，淬火温度需要保持在820～860℃，温度高了会出现过热组织，影响轴承的韧性和疲劳强度；温度低了，奥氏体中溶解的Cr 、C 的数量会减少，会影响淬火后的硬度。
轴承钢零件淬火后应立即进行低温回火，回火的温度是150～170℃。由于回火的温度比较低，如果时间短了就得不到较稳定的组织和性能，而且内应力也无法完全消除，因此回火的时间要求是比较长的。精度要求较高的轴承零件，要用10号、20号或40号机油作为介
参考文献［］
[1]林约利. 热处理工操作技术[M].上海:上海科学技术文献出版社,2009.
[2]阎承沛. 典型零件热处理缺陷分析及对策480例[M].北京:机械工业出版社,2008
[3]林约利, 程芝苏. 简明金属热处理工手册[M].上海:上海科学技术出版社, 2003.
[4]那顺桑. 金属热处理300问[M].北京:化学工业出版社,2007.
质的油浴炉中进行回火，一般的轴承零件也可以在空气炉中进行回火。
3GCr15钢轴承零件热处理工艺中的问题研究3.1硬度不合格
在检测的时候，GCr15钢轴承零件的硬度不合格，是由于其内部的组织不合格。当硬度过硬时，其产生的原因是组织欠热或者冷却的速度太快产生了极细的点状珠光体，此时可以调整工艺，进行二次退货处理，来挽救轴承零件；当硬度过软时，其产生的原因是组织过热、往复退火或退火冷速太慢产生不均匀的粗粒珠光体，返修方法是先正火，再进行二次退火。在热处理过程中，要避免GCr15钢轴承零件的硬度不合格，可以通过控制锻造组织、防止退火时跑温的方法进行。
3.2其他现象
GCr15钢轴承零件经高频感应加热淬火处理后，出现沿轧制方向的带状组织，导致了工件的脆性明显增大，其断口特征呈典型的冰糖状沿晶断裂。缺陷成因分析，由于高温下原始组织中铬含量不同的碳化物溶解程度不同形成奥氏体成分的偏西，从而使不同区域组织腐蚀性能不同造成的。
4总述
轴承钢热处理是提高轴承零件产品质量和使用寿命的重要手段和方法，因此其热处理在这个加工的过程中占有十分重要的地位，于此同时新工艺、新设备、新技术的出现，也使得轴承钢的热处理工艺向更广阔的空间发展。在轴承钢中，GCr15钢应用的最为广泛，因此对于这种应用广泛的轴承钢的热处理工艺，更值得我们的研究，从而降低其工艺的缺陷及产品的不合格率，使得在轴承钢的热处理工艺效率更高，成本更低。
212
2009年11月(上
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