热处理中的轴承热处理技术

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GCr15轴承钢球的热处理工艺及缺陷分析

摘要：本论文重点对GCr15轴承钢球热处理工艺的设计进行了讨论，同时对热处理后其可能存在的热处理工艺缺陷进行了分析。钢球在不同热处理工艺下虽然都能达到其使用要求，但所需的成本却大不相同，因此在满足其使用要求的同时也应该注意生产成本。热处理常常因操作、原材料等产生缺陷，但只要有正确的热处理工艺并严格按工艺进行加工热处理缺陷也是可以避免的，即使产生了缺陷也可以采取相应的措施及时修复缺陷。

关键词：GCr15 轴承钢球 热处理设计 热处理工艺 热处理缺陷

引言

滚动轴承是机械工业十分重要的基础标准件之一;

滚动轴承依靠元件间的滚动接触来承受载荷，与滑动轴承相比:滚动轴承具有摩擦阻力小、效率高、起动容易、安装与维护简便等优点。缺点是耐冲击性能较差、高速重载时寿命低、噪声和振动较大。

图 1 轴承及钢球实物图

滚动轴承的基本结构（图 1）：内圈、外圈、滚动体和保持架等四部分组成。

常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子。轴承的内、外圈和滚动体，一般是用轴承钢（如GCr15、GCr15SiMn）制造，热处理后硬度应达到61～65HRC。

当滚动体是圆柱或滚针时，有时为了减小轴承的径向尺寸，可省去内圈、外圈或保持架，这时的轴颈或轴承座要起到内圈或外圈的作用。为满足使用中的某些需要，有些轴承附加有特殊结构或元件，如外圈带止动环、附加防尘盖等。

滚动轴承钢球的工作条件极为复杂，承受着各类高的交变应力。在每一瞬间，

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只有位于轴承水平面直径以下的那几个钢球在承受载荷，而且作用在这些钢球的载荷分布也不均匀。力的变化由零增加到最大，再由最大减小到零，周而往复得增大和减小。在运转过程中，钢球除受到外加载荷外，还受到由于离心力所引起的载荷，这个载荷随轴承转速的提高而增加。滚动体与套圈及保持架之间还有相对滑动，产生相对摩擦。滚动体和套圈的工作面还受到含有水分或杂质的润滑油的化学侵蚀。在某些情况下，轴承零件还承受着高温低温和高腐蚀介质的影响。

《铝加工》　２０１０年第６期总第１９７期　技术工程　

谈轴承热处理的质量和新技术的研发　

朱俊　

（武汉风神汽车修理厂。湖北武汉４３００５５）　摘要：根据轴承的结构特点和对轴承用钢热处理的基本要求，本文介绍ｒ轴承零部件的热处理技术、轴承热处理的质量缺　陷及其工艺改进措施。　关键词：轴承热处理；质量缺陷；新技术研发　中图分类号：ＴＧ３３３．１７，ＴＧ１　文献标识码：Ａ　文章编号：１００５—４８９８（２０１０）０６—００４８—０８　

１轴承热处理的概述　

轴承钢主要用于制造滚动轴承的滚动体和套　

圈。由于轴承应具备长寿命、高精度、低发热量、　

高速性、高刚性、低噪音、高耐磨性等特性，因　

此要求轴承钢应具备：高硬度、均匀硬度、高弹　

性极限、高接触疲劳强度、必须的韧性、一定的　

淬透性、在大气的润滑剂中的耐腐蚀性能。为了　

达到上述性能要求，对轴承钢的化学成分均匀性、　

非金属夹杂物含量和类型、碳化物粒度和分布、　

脱碳等要求严格。轴承钢总体上向高质量、高性　

能和多品种方向发展。轴承用钢按特性及应用环　

境划分为：高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高温轴　

承钢、不锈轴承钢及专用的特种轴承材料，实物　

图见图１　

图１轴承实物图　

为适应高温、高速、高负荷、耐蚀、抗辐射　的要求，需要研制一系列具有特殊性能的新型轴　

承钢。为了降低轴承钢的氧含量，发展了真空冶　炼、电渣重熔、电子束重熔等轴承钢的冶炼技术。　而大批量轴承钢的冶炼由电弧炉熔炼，发展成各　

种类型初炼炉加炉外精炼。　在热处理丁艺方面，由车底式炉、罩式炉发　

展成连续可控气氛退火炉热处理。目前，连续热　

处理炉型最长为１５０ｍ，加＿Ｔ生产轴承钢的球化组　

织稳定和均匀，脱碳层小，消耗能量低。　

轴承零件在热处理时，存在有热应力和组织　

应力，这种内应力能相互叠加或部分抵消，是复　

杂多变的，　为它能随着加热温度、加热速度、　

冷却方式、冷却速度、零件形状和大小的变化而　

变化，所以热处理变形是难免的。认识和掌握它　

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工艺 课程设计〔论文〕

题目：GCr15轴承钢热处理工艺设计

院〔系〕：

专业班级：

学号：

学生某某：

指导教师：

起止时间： word

2 / 25 课程设计〔论文〕任务与评语

院〔系〕： 教研室：材料科学与工程教研室

学 号 学生某某 专业班级

课程设计〔论 文〕题 目 GCr15轴承钢热处理工艺设计

课程设计〔论文〕要求与任务 一、课设要求

熟悉设计题目，查阅相关文献资料，概述相关零件的热处理工艺，进展零件的服役条件与失效形式分析，提出硬度、耐磨性、强度等要求。完成工艺设计。阐述GCr15轴承钢退火、淬火、回火热处理工艺理论根底，选择设备、仪表和工夹具，阐述轴承热处理质量检验项目、内容与要求；说明轴承热处理常见缺陷的预防与补救方法；给出所用参考文献。

二、课设任务

材料的选择〔要求在满足工件使用性能的前提下，兼顾经济性和工艺性，合理选择材料〕；

GCr15的C曲线；

GCr15轴承钢冷热加工工艺流程图；

GCr15轴承钢退火、淬火-回火热处理工艺。

三、设计说明书要求

设计说明书包括三局部：1〕概述；2〕工艺设计；3〕参考文献。设计说明书结构见《工艺设计模板》。

工作计划 集中学习天，资料查阅与学习，讨论天，设计7天：1〕概述天，2〕服役条件与性能要求天，3〕失效形式、材料的选择天，4〕结构形状与热处理工艺性天，5〕冷热加工工序安排天，6〕工艺流程图天，7〕热处理工艺设计2天，8〕工艺的理论根底、原如此天，9〕设计工夹具天，10〕可能出现的问题分析与防止措施天，11〕热处理质量分析天，设计验收1天。

指导教师评语与成绩

成绩： 学生签字： 指导教师签字：

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I / 25 目 录

1 GCr15轴承钢热处理概述1

- 1 - 风电主轴轴承滚道热处理

风电主轴轴承滚道热处理

本文介绍了风电主轴轴承滚道热处理过程，包括：表面处理、热处理、冷却等技术操作。对风电发电厂来说，风电主轴轴承滚道的热处理对于风电主轴的正常运行起着至关重要的作用，因此，该过程必须认真负责。

一、表面处理

1、风电主轴轴承滚道要求实施表面处理。

风电主轴轴承滚道表面处理一般有阳极氧化处理、磨削处理、抛光处理、热处理等。阳极氧化处理可以提高滚道的耐磨性、耐腐蚀性和耐水性，以改善铝材的强度和韧性。磨削处理可以有效地消除滚道残毛刺，以改善表面质量。抛光处理可以改善滚道的外观，减少污染，以满足抗腐蚀要求。热处理可以提高滚道的抗拉强度、硬度和耐磨性。

2、热处理

风电主轴轴承滚道的热处理是一个复杂的过程，必须严格按照国家标准进行，以便满足用户的要求。一般包括高温静置，脉冲加热，回火，夹持，贝尔检测等几个步骤，具体如下：

（1）高温静置。高温静置是一种利用高温环境来调节滚道表面的技术，它可以改善滚道表面的硬度、耐磨性和抗氧化能力。

（2）脉冲加热。脉冲加热是一种用于改善滚道的技术，它利用高频电磁场在滚道表面产生的热效应来改善滚道表面的硬度、耐磨性和抗氧化能力。 - 2 - （3）回火。回火是一种利用高温环境来改善滚道的技术，它可以改善滚道表面的硬度、耐磨性和抗氧化能力。

（4）夹持。夹持是一种用于改善滚道的技术，它可以改善滚道表面的外观和耐磨性。

（5）贝尔检测。贝尔检测是一种用于确保滚道精度的技术，它可以检测出滚道表面的尺寸、形状和精度。

三、冷却

热处理后，风电主轴轴承滚道需要进行冷却，以保证滚道的必要性能。冷却通常分为空气冷却和水冷却两种方式。水冷却比空气冷却更快，但需要注意，水冷却的温度不能太高，以防止冷却过快对滚道表面产生影响。