G20CrNi2MoA钢制轴承套圈的热处理工艺.pdf

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1、G20CrNi2MoA钢 制 轴 承 套 圈 的 热 处 理 工 艺 李淑镜1，张 岭2，王新伟1 （1.哈尔滨轴承配件有限公司 钢球分厂,黑龙江 哈尔滨 150036 2.哈尔滨轴承集团公司 推力轴承分厂，黑龙江 哈尔滨 150036) 摘要：通过制定合理的G20CrNi2M oA钢制轴承套圈热处理工艺，使轴承套圈的工作表面具有高的硬度、耐 磨性、高抗疲劳性，而心部具有高的强韧性，能够承受高冲击载荷，以达到轴承的使用要求。 关键词：G 20CrN i2M oA 钢；轴承套圈；退火；渗碳；淬火；回火 中图分类号：TG156文献标识码：B文章编号：1672-4852(2012)04-0042-0

2、3 Technology of heat treatment for bearing ring manufactured with G20CrNi2MoA steel Li Shujing1, Zhang Ling2,Wang Xinwei1 (1.Steel Ball Sub-factory,HarbinBearing PartsCo.,Ltd.,Harbin 150036,China; 2.Thrust BearingFactory,Harbin BearingGroup Corporation,Harbin 150036,China ) Abstract: By meansof work

3、ingout proper technology of heat treatmentfor bearingring manufactured with G20CrNi2MoA steel, the work surface of bearing ring had the advantage of high hardness, good wear and fatigue resistance,but the inner partof it was highin toughness and couldbearing strongshock load. Witha result all demand

4、sin use were met. Keywords: G20CrNi2MoAsteel; ring of bearing;annealing; carburizing; quenching; tempering 收稿日期： 作者简介： 2012-06- 05. 李淑镜（1974-），女，工程师. 1前言 BT2- 8545是两面带密封罩的双列圆锥滚子轴 承，该轴承的内、外套圈采用G20CrNi2MoA渗碳 钢，其热处理技术要求主要如下。 表面含碳量：0.81.05%，有效硬化层深度 2.12.6mm（成品要求1.52.3mm），表面硬度 5963HRC，心部硬度不小于32HRC，表面碳化 物

5、均匀。 以下介绍的轴承套圈的热处理工艺为经过试 验验证并最终确定的工艺。 2热处理工艺 2.1退火 2.1.1 设备 RJX- 75- 9箱式电阻炉、180kW台车式电阻 炉。 2.1.2 退火工艺 套圈随炉升温，7205保温45小时，随 炉冷至500时出炉空冷。 2.1.3 检验 退火后抽取两个试样进行硬度检验，压痕 直径分别为4.48mm、4.31mm（标准值：不小于 4.0mm），检验合格。 2.2内圈渗碳、淬火、回火 2.2.1 设备 RJJ- 75- 9T井式气体渗碳炉（渗碳）、RJJ- 24井式气体渗碳炉（回火）。 2.2.2 试样装载方式 共装 载10个试 样，（ 5#、 10#

6、为剥 层试 样）分 别见图1、图2（15层为套圈）。 图 2 2 号炉试样 摆放示意图 1 # 6# 9 # 10# 8# 2 # 7 # 5# 4 # 3# 5层5层 4层4层 3层3层 2层2层 1层1层 图 1 1 号炉试样 摆放示意图 第 33 卷第 4期 2 0 1 2 年 12 月 Vol.33 No.4 Dec. 2 01 2 哈 尔 滨 轴 承 JOURNALOFHARBINBEARING 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 43 2.3.4 检验 检验结果见表 3 及图 7、图 8。 2.4外圈渗碳、淬火、高温回火 2.4.1 设备 2.2.4 检

7、验 强渗后渗碳层深度：1#试样渗碳层深度为 2.30mm，6#试样渗碳层深度为2.10mm。 扩散后渗碳层深度：2#试样渗碳层深度为 2.40mm，7#试样渗碳层深度为2.50mm。 渗碳、淬火、高温回火后取5#、10#试样做剥 层测碳浓度梯度，结果见表 1、表 2 和图 4、图 5。 2.3 内圈二次淬、回火工艺 2.3.1 设备 D/Q滚棒炉（淬火）及H294- 52D网带式回火 炉（回火）。 2.3.2 装载数量及装载方式 61个内圈，D/Q滚棒炉及HZ94- 52D网带式 回火炉均以方阵形式进料的，方阵有效尺寸为 600mm600mm，炉内共有11个方阵，每个方阵 单层摆放 5 个内圈

8、。 2.3.3 工艺曲线 工艺曲线如图 6 所示。 表面硬度HRC 心部硬度HRC 渗层组织 心部组织 有效硬化层深度/mm 粗大碳化物 网状碳化物 表面含碳量 61.5 61.5 62.0 41.5 41.5 42.0 2级 2级 2.25 1级 1级 0.93% 项目结果 图9 1号炉试样摆放示意图图10 2号炉试样摆放示意图 4层 6#3# 5#2# 4 # 1 # 4层 3层3层 2层2层 1层1层 图 3 内圈渗碳、淬火、回火工艺曲线 升温及 保温 930 渗碳 930 扩散 930 预冷冷却 油 冷 回火 空冷 880 170 2.5h 碳势：0.8% 30min 碳势：0.9%

9、3.54h 碳势：1.1% 11.512.5h T t 图 6 内圈二次淬、回火工艺曲线 二次淬火 810820 一次冷却 60100二次冷却 2040 2060 15min3min3min30sec 1h 冷却（油冷） 清洗 防锈 二次回火 160170 4h T t 项目结 果 距表面距离/mm0.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.8 碳浓度/%0.900.930.910.910.880.900.820.800.780.740.680.640.600.58 表1 5 #试样渗碳、淬火、高温回火后试样表层的碳含量 项目结 果 距表面距离/mm0.2

10、0.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.8 碳浓度/%0.840.910.890.860.820.840.780.720.680.600.530.510.470.45 表2 10 #试样渗碳、淬火、高温回火后试样表层的碳含量 表3 1#试样二次淬、回火后试样检测结果 图 7 渗层组织,500图8 心部组织,500 图 4 渗碳、淬火、高温回火后5#试样的碳浓度梯度示意图 1. 0 0. 9 0. 8 0. 7 0. 6 0. 5 0. 4 0. 3 0. 2 0. 1 0. 0 碳 浓 度 /% 0.20.40.60.81.01.2 1.41.61.82.0

11、2.22.42.6 2.83.0 距表面距离/m m 图 5 渗碳、淬火、高温回火后10 #试样的碳浓度梯度示意图 1. 0 0. 9 0. 8 0. 7 0. 6 0. 5 0. 4 0. 3 0. 2 0. 1 0. 0 碳 浓 度 / y % 0 .20 .40 .60 .81 .01 .21 .41 .61 .82 .02 .22.42.62 .83 .0 距表面距离/m m 2.2.3 工艺曲线 工艺曲线如图 3 所示。 空冷 李淑镜，等：G20CrNi2MoA钢制轴承套圈的热处理工艺第 4 期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 44 RJJ- 75-

12、9T井式气体渗碳炉。 2.4.2 试样装载方式 共装载 6个试样，分别见图 9、图10（14层 为套圈）。 2.4.3 工艺曲线 工艺曲线如图11所示。 2.5外圈二次淬、回火 2.5.1 设备 RJX- 75- 9箱式电阻炉（淬火）及油炉（回 火）。 2.5.2 装载数量及装载方式 1个外圈，6个试样(试样1#6#)。淬火采用盘 装，回火用筐装。 2.5.3 工艺曲线 工艺曲线如图12所示。 3结束语 经过对BT2- 8545轴承套圈进行检验，表面含 碳量、有效硬化层深度、表面硬度和心部硬度、 表面碳化物均匀性及大小均满足产品的技术要 求，使轴承内、外套圈的工作表面具有高的硬 度、耐磨性、高

13、抗疲劳性，而心部具有高的强韧 性、承受高冲击载荷的性能，达到了该轴承的使 用要求。 由于轴承外圈的尺寸较大，壁厚较薄，进行 渗碳热处理后变形较严重，为改善外圈变形问 题，采用模压淬火来减小外圈的变形尺寸。将外 圈在箱式电阻炉中加热至815保温1h后，迅速 把外圈夹出装上模具，之后将外圈与模具一起放 入淬火油槽中冷却，用压力机借助压套先将下模 具压掉，再将上模具压掉。最后将外圈清洗后回 火。 2.5.4 检验 二次淬火后抽取6#试样进行检验，结果如 下： 表面硬度(HRC)：64.0，64.5，64.0。 心部硬度(HRC)：43.0，43.0，43.5。 有效硬化深度：2.4mm。 二次淬、回

14、火后检验结果见表 4 及图1314 所示。 图13 渗层组织,500图14 心部组织,500 图11 外圈渗碳、淬火、高温回火工艺曲线 渗碳 930 碳势：1.1% 11.512.5h 碳势：0.9% 3.54h 碳势： 0.8% 30min 扩散 930 预冷冷却回火 空冷 880 680 2.5h 油 冷 升温及 保温 930 T t 图12 外圈二次淬火、回火工艺曲线 二次淬火 815 1h 3min510min 4h t T 冷却 （油冷） 3080 清洗 2060 二次回火 160 空冷 试样 编号 表面硬度 /HRC 心部硬度 /HRC 渗层 组织 心部 组织 渗层深 度/mm 粗大碳 化物 网状碳 化物 162.0 62.544.5 45.0332. 011 261.5 62.042.5 43.0222. 011 361.5 62.042.5 43.0222. 5011 461.5 62.041.0 41.5232. 3011 561.0 61.040.0 40.0322. 4011 表 4 外套二次淬、回火后试样检测结果 （编辑：钟媛） 第 33 卷哈 尔 滨 轴 承 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m