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1、 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
2、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
3、 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%
4、 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。
5、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
6、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） 70~8
7、0℃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
8、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
9、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
10、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
11、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 9
12、50 950 950 950 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
13、 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
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