滚动轴承套圈加工工艺.doc

滚动轴承（深沟球轴承）套圈的热处理工艺
一． 选择零件

二． 零件的服役条件及性能要求
滚动轴承的机械及工作环境千差万别，套圈要在拉伸、冲击、压缩、剪切、弯曲等交变复杂应力状态下长期工作。一般情况下，套圈的主要破坏形式是在交变应力作用下的疲劳剥落以及摩擦磨损，裂纹压痕锈蚀。所以，这就要求套圈具有高的抗塑性变形的能力，较少的摩擦磨损，良好的尺寸精度及稳定性和较长的接触疲劳寿命。
综上所诉，要求套圈要有1）高的接触疲劳强度2）高的耐磨性3）高的弹性极限4）适宜的硬度5）一定的韧性6）良好的尺寸稳定性7）良好的防锈能力8）良好的工艺性能

三． 材料选择
套圈的材料选择一般有6种GCr4 ,GCr15 ,GCr15SiMn ,GCr15SiMo ,GCr18Mo

牌号
C
Si
Mn
Cr
Mo
P
S
Ni
Cu
不大于
GCr4
0.95~1.05
0.15~0.30
0.15~0.30
0.35~0.50
≤0.08
0.025
0.020
0.25
0.20
GCr15
0.95~1.05
0.15~0.30
0.25~0.45
1.40~1.65
≤0.10
0.025
0.025
0.30
0.25
GCr15SiMn
0.95~1.05
0.45~0.75
0.95~1.25
1.40~1.65
≤0.10
0.025
0.025
0.30
0.25
GCr15SiMo
0.95~1.05
0.65~0.85
0.20~0.40
1.40~1.70
0.30~0.40
0.027
0.020
0.30
0.25
GCr18Mo
0.95~1.05
0.20~0.40
0.25~0.40
1.65~1.95
0.15~0.25
0.025
0.020
0.25
0.25

名称
Wc
WMn
Wsi
WCr
WS
WP
化学成分
0.95%~1.05%
0.20%~0.40%
0.15%~1.35%
1.30%~1.65%
≤0.020%
≤0.027%
名称
Ac1
Ar1
Ac3(Accm)
Ar3(Arcm)
Ms

临界点
760℃
695℃
900℃
701℃
185℃

在这里我们选用的是GCr15，因为我们此次制造的是小尺寸套圈，GCr15SiMn和℃℃GCr15SiMo一般是用来制造壁厚的大轴承的套圈。GCr15SiMn一般用来制造壁厚在15mm~35mm的轴承的套圈。GCr15SiMo一般用来制造壁厚大于35mm的大型和特大型轴承的套圈。GCr4是限制淬透性轴承钢，各方面性能较好。GCr18Mo的淬透性比较高，性能优越，但价格较高。GCr15是高碳铬轴承钢的代表钢种，综合性能良好，淬火和回火后具有高而均匀的硬度，良好的耐磨性能和高的接触疲劳寿命，热加工变形性能和削切加工性能均良好，但焊接性差，对白点形成较敏感，有回火脆性倾向，价格相对便宜。

四． 加工工艺
棒料→锻制→正火→球化退火→ 车削加工→去应力退火→淬火→冷处理→低温回火→粗磨→补加回火→精磨→成品

1. 正火
正火的目的
（1） 消除网状碳化物及线条状组织
（2） 返修退火的不合格品
（3） 为满足特殊性能的需要
（4） 为退火做组织准备

加热温度
正火加热温度主要依据正火目的和正火前组织状态来决定。此处正火主要是为了消除或减少粗大网状碳化物，所以正火温度选在930~950℃之间。如果一次正火不能消除粗大网状碳化物，可以以相同温度二次正火。

保温时间
保温时间在40min~60min

冷却速度
正火冷却过程中如果冷却速度过慢非但不能改善组织，还会再次析出网状碳化物；冷却速度过大，将会出现大量马氏体组织及裂纹。所以本材料正火冷却速不应该小于50℃／min。
冷却方法
（1） 分散空冷
（2） 强制吹风
（3） 喷雾冷却
（4） 乳化液中(70~100℃)或油中循环冷却
（5） 70~80℃水中冷却

2. 球化退火
球化退火目的
（1） 获得均匀分布的细粒状珠光体，为后续加工提供组织准备。
（2） 降低硬度，改善削切加工性能。
（3） 提高塑性，利于冷冲压加工。

球化退火工艺曲线图

3. 去应力退火
去应力退火的目的
消除车加工后零件内的残余应力和冲压零件的冷作硬化。

加热温度
倒温装炉，加热到400~550℃

保温时间
2~4 h
冷却
炉冷至300度

4. 淬火
淬火的目的
提高零件的硬度、强度、耐磨性和疲劳强度

加热温度
淬火加热温度的确定根据钢的化学成分，临界温度外，还应该考虑钢的退火组织，淬火介质和淬火方法。GCr15钢采用透热中频感应加热，加热温度860~890℃。
钢号
GCr15
有效壁厚（毫米）
<6
6~8
8~12
>12
加热温度（℃）
835~845
840~850
845~850
845~860

加热时间
加热时间包括升温和保温时间。升温时间与装炉方式、装炉量、零件的预热温度，形状、有效厚度、加热方法，炉子功率及钢材的导热系数等有关。在空气炉中加热，升温时间按装炉量确定，通常为15~20秒/公斤。保温时间则与加热温度、退火组织中碳化物的大小和零件有效厚度有关。在正常加热温度下，保温时间一般按有效厚度来计算，约为0.8~2分/毫米。GCr15钢在电炉和盐炉中加热时的保温时间如下表。

冷却
套圈的冷却一般在30~80℃的10号、20号机油中冷却。冷却方法使用分级淬火：在正常奥氏体化温度后，再投入120~170℃的10号机油中冷却2~5分钟，再放入30~60℃10号机油中冷却，为减少残余奥氏体的稳定性，分级淬火后应立即进行冷处理和回火。

5. 回火
回火的目的
消除内应力，稳定组织和尺寸，提高圈套的综合机械性能。回火是热处理淬火后必不可少的工序，是决定零件内在质量的关键工序。

回火温度
回火温度一般比轴承零件工作温度高30~50℃。通常在120℃以下工作的轴承零件回火的温度在150~170℃。

回火保温时间
通常按零件大小和精度等级以及回火加热介质确定保温时间，在空气电炉回火，一般轴承零件保温2.5~3小时，大型、特大型轴承零件为6~12小时。

6. 补加回火（稳定处理）
补加回火是为了消除部分磨削应力，进一步稳定组织，提高零件尺寸的稳定性。补加回火温度比原回火温度低20~30℃。一般采用120~160℃，保温时间3~4个小时。

7. 热处理设备

7.1．中温箱式电阻炉

此次生产所要的最高温度为950℃。900℃以下的为低温箱式电阻炉，1300℃以上的为高温箱式电阻炉，为节约成本选用中温箱式电阻炉。中温箱式电阻炉适用于中小型钢制机件的淬火、退火、正火热处理。

RX3中温箱式电阻炉参数

参 数 名 称
单位
型    号
RXD-15-9
RXD-30-9
RXD-45-9
RXD-60-9
RXD-75-9
额 定 功 率
KW
15
30
45
60
75
额 定 电 压
V
380
380
380
380
380
频      率
Hz
50
50
50
50
50
最 高 温 度
℃
950
950
950
950
950
工 作 温 度
℃
950
950
950
950
950
相       数
相
2
3
3
3
3
炉膛
尺寸
长
mm
650
950
1200
1500
1800
宽
mm
300(360)
450
600
750
900
高
mm
250(360)
350
400
450
550
加热元件接法

串
Y
Y
Y
Y
空炉升温时间
h
≤2
≤2
≤2.5
≤3
≤3
空炉损耗功率
KW
≤5
≤8
≤10
≤13
≤15
控 温 精 度
℃
±1
±1
±1
±1
±1
最大装载量
Kg
80
200
400
800
1600
重      量
Kg
1100
2000
2600
3200
4000

7.2. 井式回火炉

设备的主要用途为各种金属机件、盘料和轴件在渗碳淬火后置相对密封状态腔内高温、低温回火、时效用。其用法是电动式手动升上轻松旋转打开炉盖，将工件吊装到炉膛内，盖上盖子，设定下限温度自动打开风机编辑工艺加热，热风循环风机使炉温循环均匀，属周期式热处理设备，其制造标准符合国家的有关技术标准和安全标准。

主要设计参数
1、标称加热功率： 220 kw
2、最高使用温度： 650 ℃
3、常用温度 ： 400～65 0℃
4、最大装载量： 15000kg （含工装）
5、有效装料尺寸： Φ2800 × 1600mm
6、有效加热区高度： 2400mm
7、有效加热区温度均匀性： ≯ ± 3 ℃
8、控制精度： ± 1 ℃
9、炉壳温升： ≯ 50 ℃
10、区数： 3区