濟南市鴻慷機電設備有限公司位于交通便利的泉城濟南，是全球生產滾動軸承和直線運動產品的領導企業---德國舍弗勒集團在山東的授權代理商。公司專營舍弗勒集團旗下兩大品牌德國INA軸承和德國FAG軸承，是一家順應經濟發展需要而誕生的專業化新型高端軸承公司。多年來一直從事軸承的銷售和售后技術支持，在機械行業技術方面有著非常豐富的經驗，今天濟南鴻慷機電進口軸承專家為大家介紹一下軸承熱處理技術應用。

汽車用的(de)(de)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)分為(wei)滑(hua)動(dong)(dong)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)和滾(gun)動(dong)(dong)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)兩大(da)類。滑(hua)動(dong)(dong)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)主要用于(yu)發動(dong)(dong)機(ji)上(shang)。滾(gun)動(dong)(dong)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)廣(guang)泛用于(yu)汽車上(shang)的(de)(de)各個機(ji)械與(yu)電(dian)氣總成(cheng)上(shang)。滾(gun)動(dong)(dong)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)有球形及(ji)(ji)滾(gun)子兩種(zhong)，按照承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)受(shou)負(fu)荷的(de)(de)大(da)小(xiao)及(ji)(ji)方向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不同又分為(wei)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)心(xin)(xin)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)和推力軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)，向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)心(xin)(xin)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)適(shi)合承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)受(shou)徑向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)（重直于(yu)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)心(xin)(xin)線）負(fu)荷，推力軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)適(shi)合承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)受(shou)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)（平行于(yu)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)心(xin)(xin)線）負(fu)荷，還有一種(zhong)同時(shi)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)受(shou)徑向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)力的(de)(de)向(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)心(xin)(xin)推力軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)。由于(yu)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)種(zhong)類比較多，在這里以常用的(de)(de)典型的(de)(de)滾(gun)動(dong)(dong)軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)為(wei)代表介紹此類軸(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)熱處理(li)技(ji)術(shu)的(de)(de)應用。

1、滾動軸承使用要求

滾(gun)(gun)(gun)動(dong)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)品種很多，但結(jie)構上一(yi)般均由外套、內(nei)套、滾(gun)(gun)(gun)動(dong)體（鋼球、滾(gun)(gun)(gun)柱(zhu)、滾(gun)(gun)(gun)針）和保(bao)持架組成（見圖(tu)1）。滾(gun)(gun)(gun)動(dong)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)大多在集(ji)中(zhong)、高(gao)載荷，并承(cheng)(cheng)(cheng)受交變應力，以及(ji)高(gao)轉速(su)下(xia)服役。其失效的(de)(de)主要(yao)形(xing)式是疲勞和磨損。滾(gun)(gun)(gun)動(dong)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)圈及(ji)滾(gun)(gun)(gun)動(dong)元件一(yi)般用高(gao)純度的(de)(de)特(te)種鉻合金(jin)鋼制(zhi)成，主要(yao)是GCr15鋼和 GCr15SiMn鋼，其中(zhong)GCr15鋼用量最大。熱處(chu)理對提高(gao)滾(gun)(gun)(gun)動(dong)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)(cheng)內(nei)在質(zhi)量及(ji)延長使用壽(shou)命起著至關(guan)重要(yao)的(de)(de)作(zuo)用。

圖1  典型滾動(dong)軸(zhou)承結構樣式

2、生產工藝

以規(gui)格型號(hao)：TM6305、TM6205、TM6206、TM6207等此類(lei)軸(zhou)承為(wei)例的主(zhu)要(yao)生(sheng)產工藝(yi)流程如下：

（1）外圈加工

原材料（軸承鋼棒料）下料→球化退火→鍛(duan)造（熱鍛(duan)或高速鍛(duan)）→超細(xi)化處(chu)理(li)→粗(cu)車加(jia)(jia)工→精車加(jia)(jia)工→強(qiang)化熱處(chu)理(li)→拋丸處(chu)理(li)→雙(shuang)端面粗(cu)磨(mo)(mo)(mo)→無(wu)心(xin)磨(mo)(mo)(mo)粗(cu)磨(mo)(mo)(mo)→粗(cu)磨(mo)(mo)(mo)外(wai)溝(gou)→補充(chong)回火→深冷處(chu)理(li)→雙(shuang)端面精磨(mo)(mo)(mo)→無(wu)心(xin)磨(mo)(mo)(mo)精磨(mo)(mo)(mo)→精磨(mo)(mo)(mo)外(wai)溝(gou)→精研外(wai)溝(gou)→零(ling)件終驗→打(da)標識、零(ling)件清洗(xi)。

（2）內圈加工

原材料（軸(zhou)承(cheng)鋼(gang)棒料）下料→球化(hua)(hua)退火→鍛(duan)造(zao)（熱鍛(duan)或(huo)高(gao)速鍛(duan)）→超(chao)細化(hua)(hua)處(chu)理(li)(li)→粗(cu)車加工→精車加工→強(qiang)化(hua)(hua)熱處(chu)理(li)(li)→拋丸處(chu)理(li)(li)→雙端面(mian)粗(cu)磨(mo)→無心(xin)磨(mo)精磨(mo)→粗(cu)磨(mo)內(nei)溝(gou)→粗(cu)磨(mo)內(nei)孔→補充回火→深冷處(chu)理(li)(li)→雙端面(mian)精磨(mo)→精磨(mo)內(nei)溝(gou)→精磨(mo)內(nei)孔→精研(yan)內(nei)溝(gou)→零件清洗。

（3）裝配（內(nei)圈(quan)、外圈(quan)、鋼(gang)球、保持架）

合套→鉚壓→成品(pin)退磁清洗→全(quan)檢(jian)測(ce)振動值(zhi)→全(quan)檢(jian)游隙(xi)→全(quan)尺寸、外觀檢(jian)驗(yan)→防銹包裝(zhuang)。

3、預備熱處理工藝

針對GCr15鋼含(han)有較多的鉻碳(tan)化(hua)物形成(cheng)元素，含(han)碳(tan)量(liang)、含(han)鉻量(liang)都很高的特點，設定了如下預熱處理工藝(yi)：

（1）鋼材下料后在(zai)鍛造前(qian)進行等溫(wen)球化(hua)退火(huo)工藝，如圖2所(suo)示。使用型(xing)號為(wei)GKT -50的(de)輥底式真空鎖氣連續退火(huo)生產(chan)線(xian)，球化(hua)后，組(zu)織為(wei)點狀(zhuang)和球狀(zhuang)珠(zhu)光體，硬度： 185～207HBW。球化(hua)退火(huo)后達到(dao)細(xi)化(hua)碳(tan)化(hua)物的(de)目標。

圖  2

（2）鍛造后(hou)毛(mao)坯碳(tan)化(hua)物的超細化(hua)處理(li)工藝，如圖3所(suo)示。為了降(jiang)低(di)能耗，利(li)(li)用(yong)鍛造余熱，保證軸承工件毛(mao)坯終鍛溫(wen)度在850～900℃，然(ran)后(hou)加(jia)熱到1050℃固(gu)溶(rong)，使碳(tan)化(hua)物溶(rong)解，并(bing)使成(cheng)分均勻化(hua)，然(ran)后(hou)淬(cui)入等(deng)(deng)溫(wen)槽在310℃進行(xing)(xing)等(deng)(deng)溫(wen)轉變獲得(de)下貝氏體(ti)組織，再(zai)將(jiang)等(deng)(deng)溫(wen)轉變完(wan)成(cheng)后(hou)的工件進行(xing)(xing)短時間的等(deng)(deng)溫(wen)球(qiu)化(hua)。經過這樣處理(li)的工件毛(mao)坯具有超細化(hua)的碳(tan)化(hua)物，碳(tan)化(hua)物的外(wai)形比較圓(yuan)整，分布(bu)也(ye)比較均勻，也(ye)有利(li)(li)于消除或減輕帶(dai)狀偏析(xi)等(deng)(deng)不良缺陷。

圖(tu)  3

4、 碳氮共滲工藝

針對GCr15鋼的(de)(de)特點和滾動軸承的(de)(de)服(fu)役(yi)條件，考(kao)慮到(dao)此類汽車軸承的(de)(de)載荷比(bi)較大的(de)(de)使用特點，內圈(quan)、外圈(quan)采用了碳氮共(gong)滲工藝：

具體參數(shu)為：加(jia)熱溫度：835℃±5℃，最后(hou)(hou)一(yi)(yi)區溫度降為825℃±5℃；碳勢：1.3%C，最后(hou)(hou)一(yi)(yi)區1.2%C；從入爐到加(jia)熱完成(cheng)總時間：420min；CH3OH：2000mL/min；NH3：2L/min；使用分級淬碳氮共滲工藝火(huo)油(you)淬火(huo)，油(you)溫：110℃±5℃；清洗：60～80℃；冷處理：5～15℃；回火(huo)：190℃±5℃（外圈：210℃±5℃），回火(huo)時間：180 min。經過上述碳氮共滲處理后(hou)(hou)的工件檢測結果為：表面(mian)硬(ying)度：基準（61～65HRC），實績63HRC；滲層(ceng)深度：基準（≥0.25mm），實績0.4mm；金相組(zu)織：碳化(hua)物1級、馬(ma)氏(shi)體1級（見(jian)圖4、5）。

圖4  GCr15鋼碳氮共滲，淬(cui)、回火的(de)表(biao)層組織(zhi)（100×）

圖5  GCr15鋼碳(tan)氮共滲，淬(cui)、回火(huo)的表層(ceng)組織（500×）

為(wei)了(le)(le)消除精加工(gong)前的(de)(de)機加工(gong)過程產生的(de)(de)應力(li)，增(zeng)加了(le)(le)一次180℃、4h的(de)(de)補充回火(huo)。為(wei)了(le)(le)減少淬(cui)火(huo)組織中(zhong)殘留(liu)奧氏體的(de)(de)含量，并使剩余的(de)(de)殘留(liu)奧氏體趨于穩定(ding)，從(cong)而增(zeng)加尺寸穩定(ding)性進行了(le)(le)-50℃、1.5h的(de)(de)深(shen)冷處(chu)理。

5、使用效果

應用了上(shang)述(shu)的(de)熱處理工藝(yi)后(hou)的(de)滾(gun)動(dong)軸承(cheng)與未經過強化的(de)同型(xing)號的(de)滾(gun)動(dong)軸承(cheng)，經過發動(dong)機(ji)臺架400h耐久(jiu)測(ce)試后(hou)對(dui)比的(de)照片如(ru)圖6所示(shi)，經過強化后(hou)的(de)軸承(cheng)耐磨損效果明(ming)顯(xian)，使(shi)(shi)發動(dong)機(ji)軸承(cheng)的(de)使(shi)(shi)用壽命增(zeng)加(jia)明(ming)顯(xian)。

（a）強化          （b）未強化

圖6 發(fa)動機臺架耐(nai)久測試后的(de)強化(hua)軸承與未(wei)強化(hua)軸承

6、結語

通過(guo)應(ying)用等溫(wen)球化退(tui)火(huo)、超(chao)細化處理(li)(li)的(de)(de)(de)預處理(li)(li)工藝細化并均勻化了(le)碳(tan)化物，很好的(de)(de)(de)改善了(le)帶狀偏析，再經過(guo)對內圈、外圈、滾動體(ti)的(de)(de)(de)碳(tan)氮共滲的(de)(de)(de)強(qiang)化熱(re)處理(li)(li)，以及經過(guo)減少機(ji)加工過(guo)程中的(de)(de)(de)應(ying)力的(de)(de)(de)補充回火(huo)和(he)提升尺寸穩定性的(de)(de)(de)深冷(leng)處理(li)(li)使發動機(ji)滾動軸承具有了(le)極高(gao)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)磨性及耐(nai)(nai)久使用壽命高(gao)的(de)(de)(de)特(te)點，提升了(le)使用者(zhe)的(de)(de)(de)安(an)全性。

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