轴承钢的热管理方案计划工艺标准及其参数和发展计划.doc

!- 轴承钢热处理工艺参数 时间：2010-06-14 08:59:46来源：机械社区作者： 一、轴承钢的类型G5F热处理技术网——宁波热处理学会 类 型G5F热处理技术网——宁波热处理学会 钢 号 备 注 高碳铬不锈轴承钢 9Cr18, 9Cr18Mo GB3086-82 渗碳轴承钢 G20CrMo,G20CrNiMo, CG20rNi2Mo, G20Cr2Ni4,G10CrNi3Mo,G20Cr2Mn2Mo GB3203-82 高碳铬轴承钢 GCr6, GCr9, GCr9SiMn, GCr15, GCr15SiMn YJZ84 G5F热处理技术网——宁波热处理学会 二、轴承钢预备热处理规范 钢 号 工艺名称 工艺要点 硬度（HBS） 9Cr18 退火 800~840℃保温3-6h，以10~30℃/h,冷至700℃保温3-6h，，以小于90℃/h冷至600℃，出炉空冷 > 正火 850~870℃保温3-6h，以小于90℃/h冷至600℃，出炉空冷 9Cr18Mo 退火 850~870℃保温3-6h,以10~30℃/h,冷至700℃保温3-6h，，以小于90℃/h冷至600℃，出炉空冷 ≤255 正火 850~870℃保温4-6h, 以小于30℃/h冷至600℃，出炉空冷 GCr6 退火 790~810℃保温3-6h, 10~30℃/h,冷至600℃，出炉空冷 正火 900~950℃保温后空冷，大件风冷 GCr9 退火 790~810℃保温2-6h, 以10~30℃/h,冷至650℃以下，出炉空冷 179~207 等温退火 790~810℃保温2-6h,炉冷至710~720℃保温1-2h，再炉冷至650℃以下，出炉空冷 207~229 正火 900~950℃保温1-2h，，分散空冷，大锻件风冷 270~390 高温回火 650~700℃保温后空冷 229~285 GCr15 退火 790~810℃保温2-6h, 以10~30℃/h,冷至650℃以下，出炉空冷 170~207 等温退火 790~810℃保温2-6h, 炉冷至710~720℃保温1-2h，再炉冷至650℃以下，出炉空冷 207~229 正火 900~950℃保温1-2h，，分散空冷，大锻件风冷 270~390 高温回火 650~700℃保温后空冷 229~285 GCr15SiMn 退火 790~810℃保温2-6h, 以10~30℃/h,冷至600℃以下，出炉空冷 179~207 等温退火 790~810℃保温2-6h, 炉冷至710~720℃保温1-2h，出炉空冷 207~229 正火 900~950℃保温10~90min，出炉空冷 270~390 G20Cr2Ni4A 退火 800~900℃,炉冷 ≤269 软化退火 680~700℃，空冷 ≤321 正火 890~920℃，空冷 高温回火 640~670℃保温4-6h，空冷 ≤269 Cr14Mo4V 退火 880~1000℃保温4-6h, 以15~30℃/h,冷至740℃再以15~30℃/h,冷至600℃保温2-5h,，出炉空冷 197~241 9Cr18Mo 退火 850~870℃保温4-6h, 以30℃/h,冷至600℃，出炉空冷 ≤255 三、轴承钢淬火回火工艺参数 钢 号 淬 火 回 火 加热温度(℃) 冷却 方式 硬度（HRC） 回火方式 硬 度（HRC） 9Cr18 800~850(预热) 1060~1080 油 > 150~160℃3h，空冷 ≥60 9Cr18Mo 800~850(预热) 1050~1100 油 150~160℃2~5h，空冷，回火4次 ≥58 GCr6 810~830 780~815 油 水 150~170℃的油炉均热2~5h，空冷 62~65 GCr9 815~830 油 ≥63 150~170℃的油炉均热2~5h，空冷 62~65 GCr15 835~850 油 ≥63 150~170℃的油炉均热2~5h，空冷 61~65 GCr9SiMn 800~840 油 ≥63 150~180℃的油炉均热2~5h，空冷 ≥62 GCr15SiMn 820~840 油 ≥63 150~180℃的油炉均热2~5h，空冷 ≥62 G20Cr2Ni4A 790~810 油 160~180℃的油炉均热6~12h，空冷 ≥58 Cr14Mo4V 800~850(预热) 1100~1120 油 500~520℃2h，空冷，回火4次 61~63 G5F热处理技术网——宁波热处理学会 四、部分轴承钢热处理后的性能 钢 号G5F热处理技术网——宁波热处理学会 热 处 理 性 能 σb（MPa） Ak（J） HRC 9Cr18 860℃预热，1060~1080℃淬火加热，淬火后冷至室温，-78℃冷处理，温度回升至室温，160℃回火3h 1552 21 63 9Cr18Mo 860℃预热，1055~1065℃淬火加热，淬火后冷至室温，-78℃冷处理，温度回升至室温，160℃回火3h 1504 37 61 GCr15 850~860℃淬火加热，油冷，160℃回火2h 1617 28 61~64 GCr15A 850~860℃淬火加热，油冷，160℃回火2h 1902 26 63 GCr15SiMn 830~840℃淬火加热，油冷，160℃回火3h 1813 23 65 GCr15SiMnA 830~840℃淬火加热，油冷，160℃回火3h 1906 28 63 G20CrNiMo, 92010℃渗碳，直接淬油（810℃），190℃回火2h 1126 31 64 810℃直接淬油，190℃回火2h 862 108 32 G20CrNi2Mo 渗碳，（880℃，油冷）+（790℃，油冷），低温回火 1631 47 63 （880℃，油冷）+（790℃，油冷），低温回火 1500 122 45 G20Cr2Ni4A 渗碳加二次高温回火（580℃6h，650℃6h）， （880℃，油冷）+（790℃，油冷），低温回火 1698 40.8 61 二次高温回火（580℃6h，650℃6h）， （880℃，油冷）+（790℃，油冷），低温回火 1511 113 优质轴承钢的制造技术特点 时间：2010-04-19 16:29:25来源：中国金属加工在线作者： 轴承钢是质量要求很严格的钢类。目前对轴承钢提出的要求有：用户免加工和检查、提高质量、规格细化和提高尺寸精度等，而且，对这些要求的重要程度越来越高。为满足这些要求，JFE制钢使用了各种保证产品质量和进行精加工的设备生产轴承钢。这些设备与新开发的提高质量的技术相结合，可以生产尺寸范围宽、质量高、附加值高的热处理和热轧轴承钢。 　　JFE轴承钢制造技术的特点是： 　　1）表面质量精细加工和质量检查体系 　　用对钢坯进行火焰清理和将连铸坯轧制成小型圆坯的方法，均匀去除表面瑕疵、皮下夹杂物和脱碳层。对质量要求特别高的材料，实施钢坯扒皮作业高度清除缺陷。为保证小型圆坯的表面质量，用自动涡流探伤仪和磁粉探伤仪进行检查；对内部缺陷，用圆坯全断面超声波探伤仪检测内部孔隙和夹杂物。 　　2）轴承钢的精细制造技术和质量保证 　　在线材-棒材厂，在棒材轧制线上增设线材轧制线，进行联合轧制。对棒材和线材都采用4辊精轧机进行精轧，棒钢的尺寸精度在0.01mm以下，用户可以省略扒皮和拉拔加工。对线材可进行自由尺寸轧制，并可以生产Φ4.2mm的小尺寸线材。由于把线材已经轧制到锻造的尺寸，所以用户可以省略拔丝、热处理和表面处理工序。 　　3）提高钢的洁净度 　　近年来，JFE制钢为了提高钢的洁净度，采用了PERM（加减压精炼）、LF（炉外精炼炉）对钢的生产工艺进行了改进。PERM法是在转炉冶炼时，使氮、氢等气体溶解在钢中，然后，用RH炉（真空脱气）迅速减压，使钢中产生气体，利用这种气体捕捉并排除钢液中的夹杂物。 　　JFE制钢还在2008年新建LF炉，大大提高了夹杂物的去除能力。采用上述工艺和设备的效果是：与原有工艺相比，夹杂物个数预测指数减少34%、夹杂物最大直径指数减少29%、夹杂物最大直径指数分布的标准偏差减少了73%。 　　由于采用了具有上述特点的制造技术，JFE制钢今后将继续向用户 轴承钢资料 时间：2010-08-17 11:44:25来源：热加工行业论坛作者： 轴承钢全名叫滚动轴承钢，具有高的抗压强度与疲劳极限，高硬度，高耐磨性及一定韧性，淬透性好，对硫和磷控制极严，是一种高级优质钢，可做冷做摸具钢。 比重：7.81 (一)轴承钢锻造温度 (1)始锻温度：1150(1120)终缎温度：850(800)度。 (2)锻造前清除表面缺陷，尽量预热后在快速加热。 (3)温加工时，应避免200~400度的蓝脆区。热加工时，应避免进入高温脆区(大于1250)。应尽量避免进入热脆区(800~~950度)。 今日焦点： (二)锻后热处理 (1)锻后————预先热处理(球化退火)————最终热处理(淬火+低温回火) (2)球化退火目的：降低硬度，便于加工，为淬火做准备。 球化退火过程：加热到750~~770度，保温一定时间，在缓慢冷却到600度以下空冷。 (3)各种轴承钢淬火+低温回火及硬度表 钢 号 淬火温度及淬火介质 低温回火 硬度 HRC GCr6 800~820 水或油 150~170 62~64 GCr9 800~830 水或油 150~170 62~64 GCr9SiMn 810~820 水或油 150~160 62~64 GCr15 820~846 油 150~160 62~64 GCr15 SiMn 800~840 油 150~170 62~64 (三)淬火及淬火介质 (1)淬火颜色(经验) 白色最硬而脆，黄色硬而韧，兰色软而韧。 (2) 淬火介质 A 水：一般温度不超过40度，不得有油，肥皂等杂质。 B 盐及碱的水溶液：水中加百分之5~10的盐或碱。 盐溶液冷却速度是水的十倍，硬度高而均匀，但组织应力大，有一定的锈蚀作用。温度小于60度。碱溶液(苛性纳水溶液)腐蚀性大，适应范围小。 C 油：包括机油，锭子油，变压器油，柴油等。可减小变形与开裂。不适用碳钢。油温度：在60~~80度，最高不超过100~120度。 (四)回火温度 轴承钢采用低温回火。温度：150~250度。可在保持高硬度和高耐磨性的前提下，降低内应力和脆性，以免使用时崩裂或过早损坏。硬度HRC：58~~64。 【注：本信息来自互联网,由热处理技术网网友提供,仅供读者参考。如果有涉及到版权问题,请发邮件到nbhtcn@163.com,我们会及时删除或处理。】 轴承钢的热处理工艺 轴承钢全名叫滚动轴承钢，具有高的抗压强度与疲劳极限，高硬度，高耐磨性及一定韧性，淬透性好，对硫和磷控制极严，是一种高级优质钢。我公司使用的轴承钢大部分都是日本进口的材料，也有一部分采用了国内开发的与日本钢材的成分一致，加工工艺相似的轴承钢，钢种为SUJ2。 SUJ2轴承钢的制作方法：钢厂采用真空脱气的冶炼方式，连续铸造成钢棒（或模铸），锻压成型比6以上，钢材热轧后进行球化退火，再进行冷拔加工；然后，按照规定的各种技术条件供货（如：非金属夹杂物、脱碳层深度、尺寸公差、形状、外观、硬度、组织等指标）。 轴承钢棒料经过旋削加工一次成型后，就进入我公司前道的热处理工序。 在进入热处理工序前，让我们先来了解一下什么是退火？什么是淬火？什么是回火？为什么要进行各种不同的过程？ 1、 退火：退火是生产中常用的预备热处理工艺，是把钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。其目的是消除或减少铸、锻及焊件的内应力与化学成分的组织不均匀性；能改善和调整钢的机械性能及工艺性能，为我们的旋削加工工序作好组织准备（简单的说：降低硬度，便于加工，为淬火做准备）。而我们所使用的钢材实际上在钢厂就进行“球化退火”处理（加热到750－770度，保温一定时间，在缓慢冷却到600度以下空冷）。钢的退火工艺种类颇多，有完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火和扩散退火等；也有再结晶退火、去应力和去氢退火等；这里不作介绍了。 2、 淬火与回火：轴承钢的淬火与回火是热处理工艺中很重要的、应用非常广泛的工序。淬火能显著提高钢的强度和硬度。如果再配以不同温度的回火，即可消除（或减轻）淬火内应力，又能得到强度、硬度和韧性的配合，满足不同的要求。所以，淬火和回火是密不可分的两道热处理工艺。 （1） 淬火是将钢加热到临界点以上，保温后以大于临界冷却速度（Vc）冷却，以得到马氏体或下贝氏体组织的热处理工艺。 （2） 回火是将淬火钢加热至A1点以下某一温度保温一定时间后，以适当方式冷到室温的热处理工艺。它是紧接淬火的下道热处理工序，同时决定了钢在使用状态下的组织和性能，关系着工件的使用寿命，故是关键工序。 我们了解了一些热处理工艺方面的基本知识后，看看我们滚动球轴承的热处理工艺： 真空淬火：其最大特点是无氧化、不变形、无开裂，对于我公司生产的精密轴承，一开始就采用了真空热处理工艺。不论是日本的真空炉和国产的真空炉均有冷、热两个真空室（热室的真空度控制在2.0Pa以下、冷室在9.3Pa以下），轴承钢的加热过程按照工艺规定的曲线（温度和时间）进行逐级升温，最高升至84010℃；然而，通过冷却介质进行油冷或气冷，油温控制在60－80℃，最高不超过100－120℃。 油回火：根据轴承套圈的特性，我们采用了低温油回火，温度控制在18010℃。其主要目的降低淬火后的内应力和脆性，稳定尺寸，可在保持高硬度和高耐磨性的前提下，以免使用时崩裂或过早损坏。硬度HRC：60－64。 同样，对于不锈钢的轴承产品，也必须经过这样的热处理工艺，当然淬火的曲线（温度和时间）有所不同，温度更高（104010℃），时间相对也长。而且在分级淬火后半个小时内还要进行深冷处理（前面对此已经作过论述），其主要作用是减少组织中的残余奥氏体，稳定组织，提高套圈精度的稳定性。但是，在深冷处理时也要控制奥氏体的含量不能过少，因为一定量残余奥氏体有利于轴承寿命的提高。因此，今后我公司生产的所有精密轴承都应该进行深冷处理。 我国轴承钢热处理发展方向 2010-08-09 17:12浏览次 中国产业信息网讯： 内容提示：连续式球化退火热处理技术是轴承钢热处理的发展方向。 轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢。轴承在工作是承受着极大的压力和摩擦力，所以要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限。对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格，是所有钢铁生产中要求最严格的钢种之一。 中国轴承钢的制造在热处理方面，在提高球化退火质量，在获得细小、均匀、球形的碳化物以及缩短退火时间或取消球化退火工序的研究方面有了进展，即盘条生产采用两次组织退火，将拉拔后的720℃～730℃再结晶退火改为760℃的组织退火。这样可以得到硬度低、球化好、无网状碳化物的组织，关键要保证中间拉拔减面率≥14％。该工艺使热处理炉的效率提高25％～30％。连续式球化退火热处理技术是轴承钢热处理的发展方向。 各国都在研究和开发新型轴承钢，扩大应用和代替传统的轴承钢。如快速渗碳轴承钢，通过改变化学成分来提高渗碳速度，其中碳含量由传统的0.08％～0.20％提高到0.45％左右，渗碳时间由7小时缩短到30分钟。开发了高频淬火轴承钢，用普通中碳钢或中碳锰、铬钢，通过高频加热淬火来代替普通轴承钢，既简化了生产工序又降低了成本，并提高了使用寿命。 日本研制的GCr465、SCM465疲劳寿命比SUJ—2高2～4倍。由于在高温、腐蚀、润滑条件恶劣的环境下使用轴承愈来愈多，过去使用的M50(CrMo4V)、440C(9Cr18Mo)等轴承钢已不能满足使用要求，急需研制加工性能好、成本低、疲劳寿命长、能适合不同目的和用途的轴承用钢，如高温渗碳钢M50NiL、易加工不锈轴承钢50X18M以及陶瓷轴承材料等。针对GCr15SiMn钢淬透性低的弱点，我国开发了高淬透性和淬硬性轴承钢GCr15SiMo，其淬硬性HRC≥60，淬透性J60≥25mm。GCr15SiMo的接触疲劳寿命L10和L50分别比GCr15SiMn提高73％和68％，在相同使用条件下，用G015SiMo钢制造的轴承的使用寿命是GCr15SiMo钢的两倍。 近年来，我国还开发了能节约能源、节约资源和抗冲击的GCr4轴承钢。与GCr15相比，GCr4的冲击值提高了66％～104％，断裂韧性提高了67％，接触疲劳寿命L10提高了12％。GCr4钢轴承采用高温加热—表面淬火热处理工艺。与全淬透的GCr15钢轴承相比，GCr4钢轴承的寿命明显提高，可用于重载高速列车轴承。今后轴承钢主要向高洁净度和性能多样化两个方向发展。提高轴承钢的洁净度，特别是降低钢中的氧含量，可以明显延长轴承的寿命。氧含量由28ppm降低到5ppm，疲劳寿命可以延长1个数量级。为了延长轴承钢的寿命，人们多年来一直致力于开发应用精炼技术来降低钢中的氧含量。 通过不懈的努力，轴承钢中的最低氧含量已从20世纪60年代的28ppm降低到90年代的5ppm。目前，我国可以将轴承钢中的最低氧含量控制在10ppm左右。轴承使用环境的变化要求轴承钢必须具备性能的多样化。如设备转速的提高，需要准高温用(200℃以下)轴承钢(通常采用在SUJ2钢的基础上提高Si含量、添加V和Nb的方法来达到抗软化和稳定尺寸的目的)；腐蚀应用场合，需要开发不锈轴承钢；为了简化工艺，应该开发高频淬火轴承钢和短时渗碳轴承钢；为了满足航空航天的需要，应开发高温轴承钢。 近年来风电工程、高速铁路迅猛发展,在这些工程中大量使用各类轴承,对轴承寿命提出越来越高的要求。本文以通过热处理提高轴承钢性能为目标,首先测定几种国产与进口轴承钢试样的组织和力学性能,利用XRD测定试样的残余奥氏体含量,利用SEM分析国内外轴承钢组织的差别。 在此基础上,设计了细化轴承钢中的碳化物颗粒的热处理工艺,并测定处理后各试样的组织与性能。通过不同的热处理工艺,使轴承钢中残余奥氏体量处在不同范围,测定处理后试样的力学性能,从而得出残余奥氏体含量对轴承钢性能的影响规律。对轴承钢进行了贝氏体等温淬火研究,分析了贝氏体转变规律以及贝氏体转变量对轴承性能的影响及贝氏体组织与马氏体组织的断裂机理,并利用XRD测定马氏体淬回火与贝氏体等温淬火处理后试样的残余应力。 经过研究分析、归纳,得到以下结论:进口轴承中对轴柱与轴套马氏体数量分别控制在不同范围,与国产轴承钢相比,进口轴承中马氏体针、碳化物细小、分布均匀,残余奥氏体含量低,有些甚至完全消除残余奥氏体。进口轴承耐磨性能优于国产轴承。GCr15经完全奥氏体化后贝氏体等温淬火和完全奥氏体化后马氏体等温淬火再中温回火预处理的碳化物细化效果佳,终处理后的碳化物细小、均匀、分布弥散,同时细化了奥氏体晶粒。但由于热处理后的残余奥氏体含量也偏高,碳化物含量降低,以及碳化物不圆整的原因,轴承试样的综合力学性能反而略有下降。预处理为球化退火的轴承试样综合性能最佳。进行碳化物细化处理工艺必须同时控制好碳化物的圆整度和残余奥氏体含量。GCr15经870℃奥氏体化后淬火160℃盐浴中等温20min后空冷,奥氏体产生热稳定化,最终回火后残余奥氏体量增加至14.2%,等温时间延长至60min,残余奥氏体含量不再继续增加。马氏体淬火后立即进行冷处理能有效消除试样中的残余奥氏体,使之降低到5%以下。残余奥氏体含量过多,则显著降低试样的强度和硬度。并且其对轴承试样的冲击韧性也无明显改善。试样马氏体等温60min后,少量残余奥氏体转变为等温马氏体,使轴承试样的耐磨损性能提高了32.1%。轴承试样经冷处理减少其残余奥氏体量后,试样强度、韧性有所下降,但硬度、耐磨性能均有提高,耐磨损性能比未经冷处理试样提高了35.7%。GCr15经870℃奥氏体化后,于240℃以不同时间等温油冷或空冷后得到的组织组成为针状马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+残余碳化物。等温初期,贝氏体转变较快,下贝氏体随等温时间延长而长大,等温到一定时间后下贝氏体转变速率下降,贝氏体不再继续长大。贝氏体转变量在45.1%左右时,轴承试样的综合性能最佳。耐磨性能比马氏体淬回火试样提高了47.5%。GCr15经马氏体淬回火处理,试样断裂机制为微孔聚集型断裂,而经贝氏体等温淬火处理后,断裂机制转变为解理断裂。贝氏体转变后试样表面的残余压应力高于马氏体淬回火组织。