滚动轴承材料选用及其热处理
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滚动轴承钢的分类,特性⽤途,性能和化学成分滚动轴承钢滚动轴承钢按使⽤特点可分为:⾼碳铬轴承钢(全淬透型轴承钢)、渗碳轴钢(表⾯硬化型轴承钢)、不锈轴承钢和⾼温轴承钢四⼤类。
⼀、⾼碳铬轴承钢1.⾼碳铬轴承钢的牌号、特性及及⽤途⾼碳铬轴承钢具有⾼的接触疲劳强度和耐磨性能,许多牌号属全淬透型钢,如GCr15GCr15SiMn、GCr15SiMo、GCr18Mo。
但由于有的轴承需要⼼部具有良好韧性⽽表⾯需要⾼硬度,因⽽⼜发展出限制淬透性轴承钢,如GCr4。
①GCr15(全淬透型钢)GCr15是⾼碳铬轴承钢的典型钢种,在淬⽕、回⽕后有⾼的硬度、耐磨性和接触疲劳强度。
其热加⼯性能和可加⼯性良有好,淬透性适中,但焊接性差。
GCr15的⽩点敏感性⼤,但当采⽤真空脱⽓精炼的轴承⾥,此缺陷可消除。
⽤于制造壁厚≤12mm、处径≤250mm的滚动轴承套圈,或制造直径≤22mm的圆锥、圆柱、球⾯滚⼦及全部尺⼨的滚针。
也可⽤于制造模具、量具和⽊⼯⼑具及⾼弹性极限、⾼疲劳强度的机械零件。
②GCr15SiMn(⾼淬透型钢)在GCr15钢的基础上提⾼硅、锰含量,因⽽淬透性、弹性极限、耐磨性均⽐GCr15好。
由其制作的滚动轴承件的使⽤温度不宜超过180℃。
⽤于制造壁厚>12mm、外径>120mm的滚动轴承套圈、直径>50mm的钢球及直径>22mm的圆锥、圆柱、球⾯滚⼦及全部尺⼨的滚针。
其他⽤途与GCr15相同。
③GCr15SiMo(⾼淬透型钢)在GCr15基础上增加含硅量,添加了钼。
其淬透性⾼,耐磨性好,疲劳强度⾼、综合性能良好。
适于制造⼤尺⼨范围的滚动轴承套圈及钢球、滚柱等。
④GCr18Mo(⾼淬透型钢)在GCr15基础上加⼊质量分数0.15%~0.25%的钼,并提⾼了含各量,因⽽淬透性、耐磨性均提⾼警惕。
可进⾏下贝⽒体等温淬⽕,达到与马⽒体淬⽕相近的硬度和耐磨性,⽽且钢的冲击、断裂韧度和抗弯强度都得到提⾼,因⽽提⾼了钢的综合⼒学性能和寿命。
高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件热处理是一项重要的工艺,在高碳铬轴承钢滚动轴承零件的生产过程中起着至关重要的作用。
通过适当的热处理工艺条件,可以显著改善轴承零件的性能,提高其耐磨性、耐疲劳性和寿命,从而保障其在各种工况下的可靠运行。
首先,对于高碳铬轴承钢滚动轴承零件的热处理,要合理选择热处理温度。
一般来说,淬火温度应在750-800摄氏度之间,保温时间应根据轴承零件的厚度和尺寸进行合理调整。
淬火温度过高会导致过度退火,降低轴承零件的硬度和强度,而淬火温度过低又会使得淬透性变差,影响轴承零件的整体性能。
其次,对于高碳铬轴承钢滚动轴承零件的热处理,要注意适当的淬火介质的选择。
一般来说,可以选择水作为淬火介质,但也要根据具体情况进行调整。
如果轴承零件较大或形状复杂,可以选择油或沥青作为淬火介质,以保证零件的均匀淬火效果。
另外,高碳铬轴承钢滚动轴承零件的回火工艺也是十分重要的环节。
回火可以消除淬火过程中产生的应力,减少零件的脆性,提高其韧性。
一般来说,回火温度在150-250摄氏度之间,保温时间要根据零件的硬度和尺寸进行合理调整。
此外,对于高碳铬轴承钢滚动轴承零件的热处理,要注意在整个热处理过程中的冷却速度控制。
快速冷却可以使轴承零件达到良好的淬火效果,但过快的冷却速度也会增大零件的应力,导致开裂和变形的风险。
因此,冷却速度要根据具体的轴承零件尺寸和形状进行适当调整,以保证零件的质量和性能。
总而言之,高碳铬轴承钢滚动轴承零件的热处理技术条件包括合理选择热处理温度、淬火介质的选择、回火工艺以及冷却速度的控制。
只有在合适的工艺条件下进行热处理,才能确保高碳铬轴承钢滚动轴承零件具有良好的性能和可靠性。
因此,在实际生产中,我们必须严格按照相应的技术条件进行热处理操作,并进行必要的监控和测试,以确保最终产品的质量和性能达到要求。
滚动轴承材料
滚动轴承是一种常见的机械元件,用于减小机械摩擦和承载重量。
滚动轴承材料的选择对于轴承的使用寿命和性能起着至关重要的作用。
本文将介绍几种常见的滚动轴承材料。
1. 钢材:钢材是最常用的滚动轴承材料。
它具有良好的强度和耐磨性,能够承受高压和高温。
钢材可以通过热处理来提高其硬度和强度,以适应不同的应用场景。
根据使用环境和要求,常见的钢材包括碳钢、合金钢和不锈钢等。
2. 陶瓷材料:陶瓷材料在滚动轴承中也得到了广泛应用。
陶瓷材料具有低密度、高硬度和耐磨性的特点,能够在高速和高温环境下工作。
陶瓷材料还具有绝缘性能和抗腐蚀性,适用于特殊的工业领域。
常见的陶瓷材料包括氧化铝和硼氮化硅等。
3. 聚合物材料:聚合物材料在滚动轴承中的应用也日益增多。
聚合物材料具有轻质、绝缘和低摩擦的特点,能够降低摩擦和能量损失。
聚合物材料还具有耐腐蚀性和低噪音的特点,适用于一些对噪音要求较高的应用场景。
常见的聚合物材料包括聚四氟乙烯(PTFE)和聚酰亚胺(PI)等。
4. 涂层材料:在一些特殊的应用场景中,还可以使用涂层材料来改善滚动轴承的性能。
通过在轴承表面涂覆一层特殊的材料,可以提高轴承的耐磨性、耐腐蚀性和润滑性能。
常见的涂层材料包括涂硬膜、涂陶瓷和涂聚合物等。
总的来说,滚动轴承材料的选择应根据具体的应用环境、要求
和性能来确定。
不同的材料具有不同的特点和优劣势,需要根据实际需求进行选择。
随着技术的发展,还会不断出现新的材料,以满足更高的要求和挑战。
汽车轴承材料及热处理技术浅析汽车轴承材料及热处理技术浅析■高阳,陈嗣国摘要:轴承在汽车发动机、变速器、轮毂等多个总成中均有出现,对车辆本身的工作性能、承载能力和使用寿命都有着较大的影响。
简要分析了汽车轴承的材料、性能要求、工作环境,并对热处理设备、工艺及发展方向做了简单阐述。
关键词:轴承;材料;热处理;发展趋势汽车行业是我国重要的支柱产业,在整个加工制造业中占有不可忽视的一席之地。
车身上的多个部件可见到轴承的身影,它有着承受载荷、降低摩擦、引导运动件的特殊使命。
随着我国经济发展和工业技术的不断进步,中国已成为包括汽车轴承钢在内的轴承生产大国,但是与德国Schaeffler、瑞典SKF、美国TIMKEN、日本KOYO等一流厂家还存在着较大差距,材料作为源头,今后的努力方向依然是严控冶金质量、非金属夹杂物级别、碳化物大小及分布,以及提高热处理技术水平等。
热处理是汽车轴承制造过程的关键工序,其加工质量好坏与原材料是影响轴承寿命的两大重要因素[1]。
热处理对于轴承等零部件在使用条件下的显微组织、力学性能、表面质量、尺寸形状精度和稳定性均有重要影响,因此优化热处理工艺,选择适合的热处理参数,获得与工件的使用状况和失效方式相适应的最佳综合性能,是热处理技术的重要课题[2]。
1. 轴承材料在汽车上的应用众所周知,轴承由外圈、内圈、滚动体(球、圆柱、锥形或滚针等)和保持架四大部分构成,有的带有密封圈,除了密封圈和部分保持架外,其余的制造材料主要是轴承钢。
选择汽车轴承的类型与型号时,主要依据承受的负荷性质、方向、大小、实际部位的工作环境,以及对轴承的刚度、极限转速、寿命、精度等方面的要求,一般由设计人员完成。
轴承在整车上的应用十分广泛,并且随车辆类型、安装部位和生产厂家的变化而变化,如图1所示。
笔者曾走访过国内的一些重要汽车轴承供应商,譬如上海人本、浙江万向精工、湖北新火炬、常州光洋、洛阳东升、重庆长江等,下面仅结合汽车动力系统(发动机中的交流发电机、空调电磁离合器、张紧轮和惰轮等轴承)、驱动系统(变速器中的轴齿、差速器、离合器等轴承)、轮毂轴承等相关产品作简要介绍。
滚动轴承的热处理目的:提高滚动轴承强度、韧性、耐磨性、抗疲劳强度以及良好的尺寸稳定性。
同时通过特殊的热处理是其具有耐腐蚀、耐高温,防磁等特性。
常用的热处理方式有:退火(Th),它是将金属加热到所需的温度并经过一定时间的保温,然后再缓慢冷却(一般是随炉冷却),退火可降低金属的硬度和脆性,增加塑性,消除内应力等。
正火(Z),它是将金属加热到临界温度以上,并经过一定时间的保温,然后在静止的空气中冷却。
正火可以细化晶粒,改善机械性能鱼切削性能。
淬火(C),它是将金属加热到所需温度,保温后放入淬火剂中冷却,是温度骤然降低。
淬火可增加金属的硬度,但会降低其塑性。
回火,它是将淬火后的金属重新加热到一定的温度然后再用一定的方式进行冷却。
根据回火温度的不同回火可分为,高温回火,中温回火以及低温回火。
回火的目的是为了消除因淬火产生的内应力,降低硬度和脆性,以获得所需的机械性能。
调质,即是所说的淬火加高温回火,这样可以得到所需的强度和韧性。
经过调质处理的钢一般叫调质钢,多指中碳钢和中碳合金结构钢。
钢中的主要金相组织:奥氏体(A)它是碳溶于γ-Fe中形成的固溶体,具有面心立方结构,溶碳能力较铁素体强,机械性能随含碳量的变化而变化,由于它是固溶体,所以不论含碳多少,塑性都很好,而且无磁性。
碳素钢在727°C以上平衡组织中才能看见奥氏体,在有些合金钢中,由于合金元素的作用,在室温下也能得到奥氏体。
铁素体(F)它是碳溶于α-Fe中形成的固溶体,具有体心立方结构,溶碳能力极小,所以也叫纯铁体。
其性能也与纯铁极为相似,即强度、硬度很低,塑性韧性很高,在768°C一下又磁性。
渗碳体(Fe3C),铁与碳形成的化合物,含碳高达6.69%,晶格结构很复杂,其硬度大脆性大,强度低塑性几乎为零。
各种轴类热处理要求及材质要求一、工作条件以及材料与热处理要求1.条件:在滑动轴承中工作,υ周<2m/S,要求表面有较高在硬度的小轴,心轴.如机床走刀箱、变速箱小轴..要求:45、50,形状复杂的轴用40Cr、42MnVB.调质,HB228-255,轴颈处高频淬火,HRC45-502.条件:在滑动轴承中工作,υ周<3m/S,要求硬度高、变形小,如中间带传动装置的小轴要求:40Cr、42MnVB调质,HB228-255,轴颈高频淬火,HRC45-50.3.条件:υ周≥2m/S,大的弯曲载荷及摩擦条件下的小轴,如机床变速箱小轴。
要求:15、20、20Cr、20MnVB渗碳,淬火,低温回火,HRC58-62.4.条件:高载荷的花键轴,要求高强度和耐磨,变形小.要求:45高频加热,水冷,低温回火,HRC52-58.5.条件:在滚动或滑动轴承中工作,轻或中等负荷,低速,精度要求不高,稍有冲击,疲劳负荷可忽咯的主轴,或在滚动轴承中工作,轻载,υ<1m/s的次要花键轴.要求:45调质,HB225-255(如一般简易机床主轴)6.条件:在滚动或滑动轴承中工作,轻或中等负荷转速稍高.ρυ≤150N.m/(cm^2.s),精度要求高,冲击,疲劳负荷不大.要求:45正火或调质,HB228-255,轴颈或装配部位表面淬火,HRC45-50.7.条件:在滑动轴承中工作,中或重载,转速较高ρυ≤400N.m/cm^2.S,精度较高,冲击、疲劳负荷不大.要求:40Cr调质,HB228-255或HB248-286,轴颈表面淬火,HRC≥54,装配部位表面淬火HRC≥45.8.条件:其他同上,但转速与精度要求比上例高,如磨床砂轮主轴.要求:45Cr、42CrMo其他同上,表面硬度HRC≥56.9.条件:在滑动或滚动轴承中工作,中载、高速、心部强度要求不高,精度不太高,冲击不大,但疲劳应力较大,如磨床,重型齿轮铣床等主轴.要求:20Cr渗碳,淬火,低温回火,HRC58-62.10.条件:在滑动或滚动轴承中工作,重载,高速(ρυ≤400N.m/cm^2.s)冲击,疲劳应力都很高.要求:18CrMnTi20Mn2B20CrMnMoVA渗碳淬火低温回火HRC≥59.11.条件:在滑动轴承中回转,重载,高速,精度很高≤0.003mm,很高疲劳应力,如高精度磨床镗床主轴.要求:38CrAlMoA调质硬度HB248-286:轴颈渗氮,硬度HV≥900.12.条件:电动机轴,主要受扭.要求:35及45正火或正火并回火,HB187及HB217.13.条件:水泵轴,要求足够抗扭强度和防腐蚀.要求:3Cr13及4Cr131000-1050℃油液,硬度分别为HRC42及HRC48.1U14.条件:C616-416车床主轴,45号钢(1)承受交变弯曲应力,扭转应力,有时还受冲击载荷.(2)主轴大端内锥孔和锥度处圆,经常与卡盘,顶针有相对摩擦.(3)花键部分经常磕碰或相对滑动(4)在滚动轴承中动转,中速,中载.要求:(1)整体调质后硬度HB200-230,金相组织为索氏体.(2)内锥孔和外圆锥面处硬度HRC45-50,表面3-5mm风金相组织为屈氏体和少量回火马氏体.(3)花键部分硬度HRC48-53,金相组织同上15.条件:跃进-130型载重(2.5吨)汽车半轴承受冲击、反复弯曲疲劳和扭转,主要瞬时超载而扭断,要求有足够的抗弯、抗扭、抗疲劳强度和较好的韧性要求:40Cr35CrMo42CrMo40CrMnMo40Cr调质后中频表面淬火,表面硬度HRC≥52,深度4-6mm,静扭矩6900N.m,疲劳≥30万次,估计寿命≥30万km金相组织:索氏体+屈氏体(原用调质加高频淬火寿命仅为4万km)二、备注:1.(1-8)备注:主轴与轴类材料与热处理选择必须考虑受力大小、轴承类型和主轴形状及可能引起的热处理缺陷.在滚动轴承或轴颈上有轴套在滑动轴承中回转,轴颈不需特别高的硬度,可用45、45Cr,调质,HB220-250,50Mn,正火或调质HRC28-35.在滑动轴承中工作的轴承应淬硬,可用15、20Cr,渗碳,淬火,回火到硬度HRC56-62,轴颈处渗碳深度为0.8-1mm.直径或重量较大的主轴渗碳较困难,要求变形较小时,可用45或40Cr在轴颈处作高频淬火.高精度和高转速(>2000r/min)机床主轴尚须采用氮化钢进行渗氮处理,得到更高硬度.在重载下工作的大断面主轴,可用20SiMnVB或20CrMnMoVBA,渗碳,淬火,回火,HRC56-62.2.(9)备注:内心强度不高,受力易扭曲变形表面硬度高,宜作高速低负荷主轴.热处理变形较大.3.(10)备注:心部有较高的σb及αk值,表面有高的硬度及耐磨性.有热处理变形.4.(11)备注:很高的心部强度,表面硬度极高,耐磨和变形量小.5.(12)备注:860-880℃正火|6.(13)备注:或1Cr131100℃油淬,350-400℃回火,HRC56-62.7"7.(14)备注:加工和热处理步骤:下料→锻造→正火→粗加工→调质→半精车外圆,钻中心孔,精车外圆,铣键槽→锥孔及处圆锥局部淬火,260-300℃回火→车各空刀槽,粗磨处圆,滚铣花键槽→花键高频淬火,240-260℃加火→精磨.。
滚动轴承制造工艺滚动轴承是一种常见的机械零件,广泛应用于各种机械设备中。
它们的制造工艺对于保证轴承的质量和性能至关重要。
本文将介绍滚动轴承的制造工艺,包括材料选择、加工工艺和质量控制等方面。
一、材料选择滚动轴承的材料选择对于轴承的寿命和性能有着重要影响。
常见的轴承材料包括钢、陶瓷和塑料等。
其中,钢是最常用的轴承材料,具有良好的强度和耐磨性。
在选择钢材时,需要考虑其化学成分、热处理工艺和表面处理等因素,以确保轴承具有良好的硬度和耐腐蚀性。
二、加工工艺滚动轴承的加工工艺包括外圈、内圈和滚动体的加工。
外圈和内圈通常采用车削、磨削和热处理等工艺进行加工。
在车削和磨削过程中,需要控制加工精度和表面质量,以确保轴承的几何形状和尺寸精度。
滚动体的加工通常采用冷镦和热处理等工艺,以提高滚动体的硬度和耐磨性。
三、装配工艺滚动轴承的装配工艺对于轴承的性能和寿命同样重要。
在装配过程中,需要控制装配间隙和润滑剂的选择。
装配间隙是指滚动轴承内外圈之间的间隙,它直接影响轴承的摩擦和转动阻力。
润滑剂的选择应根据工作条件和轴承类型进行合理选择,以减少摩擦和磨损。
四、质量控制滚动轴承的质量控制是制造工艺中至关重要的一环。
在生产过程中,需要进行严格的质量检测和控制,以确保轴承的质量和性能符合要求。
常见的质量控制手段包括尺寸测量、外观检查和性能测试等。
此外,还需要建立完善的质量管理体系,对生产过程进行全面监控和管理。
滚动轴承的制造工艺涉及材料选择、加工工艺、装配工艺和质量控制等方面。
通过合理选择材料、精细加工和严格质量控制,可以制造出质量优良、性能稳定的滚动轴承,满足各种机械设备的需求。
在未来的发展中,随着科技的进步和工艺的改进,滚动轴承的制造工艺将不断提高,为各行各业的发展提供更好的支持。
滚动轴承钢的热处理工艺滚动轴承钢的热处理工艺引言•热处理是滚动轴承钢生产过程中的重要步骤之一。
•通过适当的热处理工艺可以提高滚动轴承钢的硬度、强度和耐磨性能。
热处理的目的•提高滚动轴承钢的材料性能。
•优化材料内部晶体结构。
热处理方法1. 针对碳钢滚动轴承钢的热处理方法•碳钢滚动轴承钢主要通过淬火和回火来提高其硬度和强度。
•淬火温度和保温时间的选择对材料性能具有重要影响。
2. 针对不锈钢滚动轴承钢的热处理方法•不锈钢滚动轴承钢一般通过固溶处理和时效处理来提高其性能。
•固溶处理可以提高材料的耐腐蚀性,而时效处理可以提高材料的强度和硬度。
热处理工艺参数的选择•温度:热处理温度的选择要根据滚动轴承钢的材料成分和应用需求来确定。
•时间:保温时间对材料的相变和组织形成有重要影响,需要根据具体材料进行优化选择。
热处理设备与工艺控制•热处理设备应具备稳定的温度控制和加热均匀性。
•工艺控制要对温度、时间和冷却速率进行准确控制。
结论•滚动轴承钢的热处理工艺对其性能有重要影响。
•不同类型的滚动轴承钢需要采用不同的热处理方法。
•热处理工艺参数的选择和工艺控制对材料性能的优化具有重要作用。
以上是关于滚动轴承钢的热处理工艺的简要介绍,希望对读者有所帮助。
热处理工艺的影响因素•材料成分:滚动轴承钢种类和合金元素含量对热处理工艺有影响。
•热处理温度:温度的选择会影响材料的淬火效果和晶体结构。
•热处理时间:保温时间的长短会影响材料的相变和晶粒的成长。
淬火工艺的实施步骤1.加热:将滚动轴承钢加热至适当温度,使其达到相应的晶体状态。
2.隔离保温:将加热后的材料保持在该温度下一段时间,以确保晶粒得以重新组合。
3.快速冷却:迅速将材料从高温状态冷却至室温,通过冷却介质的选择和速度的控制来控制晶粒的结构。
回火工艺的实施步骤1.加热:将经过淬火处理的材料加热至适当的温度,通常要低于淬火温度。
2.保温:在合适温度下保持一段时间,使材料中的应力消除并实现组织调整。