轴承碳氮共渗技术条件

滚动轴承钢碳氮共渗工艺研究
刘德义;谢卿东;任瑞铭
【期刊名称】《大连交通大学学报》
【年(卷),期】2024(45)1
【摘要】以GCr15和GCr15SiMn轴承钢为研究对象,进行不同工艺的碳氮共渗热处理实验研究。

利用光学显微镜观察试样热处理后的显微组织、晶粒度,利用X-射线衍射仪分析热处理后残余奥氏体的含量,利用硬度仪测量试样热处理后的硬度变化规律,研究共渗温度对渗层组织和性能的影响。

研究结果表明:考虑碳氮共渗层深度、显微组织、晶粒度以及硬度综合因素,碳氮共渗温度控制在820℃,碳势控制在1.18%,进行淬火和低温回火的组织和性能较好。

该工艺下增加冷处理,GCr15SiMn 试样表面硬度从64.5 HRC提高至66.1 HRC,表面残余奥氏体量从22.1%下降至12.5%。

冷处理有效降低了表面残余奥氏体含量。

【总页数】8页(P84-91)
【作者】刘德义;谢卿东;任瑞铭
【作者单位】大连交通大学材料科学与工程学院;辽宁省轨道交通关键材料重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
【相关文献】
1.DC53钢的离子氮碳共渗工艺及稀土催渗研究
2.高耐蚀盐浴氮碳共渗加后氧化及低温氮碳共渗工艺的研究
3.马氏体轴承钢碳氮共渗滚动接触疲劳失效机理
4.SKD11钢的离子氮碳共渗工艺及其稀土催渗研究
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氮碳共渗工艺
2 D 9 B0 @) d S; O 氮碳共渗工艺
氮碳共渗工艺是将金属材料中的碳、氮元素以及其它含量较低的元素，在温度和压力控制下，共渗到金属材料表面金属组织，使金属材料有润滑性、阻尼性、耐磨性和耐腐蚀性的表面性能综合增强方法。

本工艺广泛应用于摩擦副、机械部件、紧固件等小型制件的加工。

氮碳共渗工艺主要包括氮碳渗碳、氮碳渗氮和氮碳共渗。

氮碳渗碳是一种在低温（500-550℃）下金属被碳化，使金属表面形成抗磨、抗腐蚀、耐热、抗氧化的碳层。

氮碳渗氮一种在中温（600-700℃）下，在碳钢表面形成硬而耐磨的氮化膜，其耐磨性能超过硬质合金。

氮碳共渗工艺是一种在较高温（700-950℃）下，金属表面氮碳共渗，同时形成的氮碳合金膜具有极强的抗磨性能、抗腐蚀性、耐热性和抗氧化性。

氮碳共渗工艺主要有熔融渗碳、液体渗碳和气态渗碳三种。

熔融渗碳的特点是工艺结构简单，对工件的质量要求低，控制和管理较为容易，可以大批量生产，但产品性能较差，颗粒大，有一定的沉积度。

液体渗碳的特点是工艺复杂，对工件的质量要求较高，控制和管理较为困难，但由于采用热悬浮技术，所生产的产品性能较高，颗粒细小，沉积速率也较快。

气态渗碳的特点是工艺复杂，对工件的质量要求高，控制和管理
较难，但由于采用高温高速的技术，所生产的产品性能较好，颗粒较细，沉积度低。

氮碳共渗工艺可以大大提高金属材料表面性能，是一种较发达的现代金属表面处理技术。

碳氮共渗深度和硬度
碳氮共渗的深度和硬度取决于多个因素，包括温度、时间、合金成分等。

以下是一些常见的碳氮共渗深度和硬度标准：
1.在常规条件下，碳氮共渗的深度约为0.5至
2.5毫米，硬度范围为500至700
HV。

2.如果采用较高的温度和较长的处理时间，碳氮共渗的深度和硬度范围可能会更高。

例如，在580℃至620℃的温度下处理2至6小时，硬度范围可达到800至1000
HV，深度约为1至3毫米。

3.合金成分也会对碳氮共渗的深度和硬度产生影响。

通常，较高含量的氮含量可以提
高硬度和深度，而较高含量的碳含量可以提高硬度和降低深度。

需要注意的是，这些标准仅供参考，实际碳氮共渗的深度和硬度会因具体条件而有所不同。

如果您需要具体的碳氮共渗深度和硬度标准，建议咨询相关的材料科学家或工程师。

渗氮渗碳碳氮共渗碳氮共渗是一种常见的表面处理技术，通过渗碳和渗氮来改善材料的硬度和耐磨性。

本文将对渗氮、渗碳和碳氮共渗的原理、应用和工艺进行详细介绍。

一、渗氮渗氮是将氮原子渗入材料表面形成氮化物层的过程。

氮原子通过高温处理和氮气氛的作用，渗透到材料表面并与材料中的元素反应，形成硬质氮化物层。

这一薄层氮化物层不仅能提高材料的硬度和抗磨损性能，还能改善材料的耐腐蚀性。

渗氮的主要应用领域包括机械制造、汽车工业、航空航天等。

在机械制造中，渗氮可以增加零件的硬度和耐磨性，延长使用寿命；在汽车工业中，渗氮可以提高引擎零件的耐磨性和抗腐蚀性能；在航空航天领域，渗氮可以增强航空发动机部件的耐高温和耐磨性能。

渗氮的工艺流程一般包括清洗件表面、装配件和炉内预处理、渗氮和回火处理等步骤。

渗氮一般采用封闭式和开放式两种方式进行，根据具体应用需求可以选择合适的渗氮工艺。

二、渗碳渗碳是将碳原子渗入材料表面形成碳化物层的过程。

碳原子通过高温处理和含有碳气体的氛围，渗透到材料表面并在表面与材料中的元素反应，形成硬质碳化物层。

渗碳技术不仅能提升材料的硬度和耐磨性，还可以改善材料的断裂韧性和抗腐蚀性。

渗碳广泛应用于机械零件、钢铁制品等领域。

渗碳后的材料表面硬度高、耐磨性好，适用于制作耐磨零件，如轴承、齿轮等；同时碳化层的外表面与空气隔绝，降低了材料的腐蚀速率，提高了零件的使用寿命。

渗碳的工艺流程包括预处理、渗碳、淬火和回火等。

渗碳一般采用气体渗碳和液体渗碳两种方式进行，具体工艺参数可以根据材料的要求进行选择。

三、碳氮共渗碳氮共渗是将碳原子和氮原子同时渗入材料表面形成碳氮共渗层的过程。

碳氮共渗通过碳氮共渗剂和高温处理，使碳原子和氮原子分别与材料中的元素发生反应，形成硬质碳氮化物层。

碳氮共渗能够同时获得渗碳和渗氮的特性，提高材料的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。

碳氮共渗广泛应用于汽车工业、航空航天等领域。

在汽车工业中，碳氮共渗可以提高零部件的硬度和耐磨性，同时还可以提高零部件的抗磨损能力和抗腐蚀性；在航空航天领域，碳氮共渗可以增强发动机部件的抗高温性能和抗腐蚀能力。

E-6006TVP5/02及E-6206TVP5-2RSL/02渗氮要求1.渗氮轴承套圈尺寸及允许变形量及锥度要求2.渗层要求★2.1渗氮层深最小≥0.3mm★2.2表层含氮量0.25mm处，N含量0.1~0.5%，该处必须采用随炉样块端面磨掉0.25后光谱仪测量。

★2.3白亮层深度渗氮后，金相检查，白亮层深度≤0.05mm。

3.渗氮层脆性要求应在零件工作部位或随炉试样的表面检验碳氮层的脆性。

具体检测方法见GB/T 11354-2005中1~2级合格。

4.渗氮层疏松要求取其疏松最严重的部位，参照渗氮层疏松级别图进行判定。

具体检测方法见GB/T 11354-2005。

1~2级合格。

碳氮共渗疏松级别说明见表2表2 渗氮层疏松说明检测数量：每型号每批检测1只。

★5.金相氮化物级别按扩散层中的化合物的形态、数量和分布情况来评判，取样位置按最差部位来选取。

检测数量：每型号每批检测1只。

★6.渗层组织渗层组织1~2级合格，具体方法见GB/T 11354《钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织评级》表3氮化物级别说明7.外观质量7.1零件的表面应清洁，渗氮后表面色差必须一致。

7.2渗氮过程，套圈端面层与层之间必须用铁丝网隔开，避免端面与沟道面渗层不一致。

7.3渗氮过程中，不允许套圈外径接触，相邻套圈必须隔开。

8.包装及储存8.1运输过程中，保证套圈无明显磕碰伤。

8.2每炉产品必须单独标识并进行包装，每炉的随炉样跟套圈一起发出。

说明：带★项为重点关注项。

该要求目前在初级阶段，在检验过程中，发现问题，请及时沟通取证，便于后续改进。

温州人本汽车轴承股份有限公司检测报告
型号/规格6205P54/02(80000050)
批号2CZ141226N25KD
车削单位超海
热处理单位温州为尚
检测项目硬度、金相
批准人张纯志
核验员李芸
检测员张艳红
报告日期2015年1月5日
本次检测所依据的技术规范（代号、名称）：
1、GB/T230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法》
2、JB/T1255-2014《滚动轴承高碳铬轴承钢零件热处理技术条件》
3、GB/T13298-1991《金属显微组织检验方法》
检测结论：
1、硬度检测
序
实测值
号
161.361.661.2
261.661.261.6
361.561.361.7
461.461.461.4
561.361.461.3
6
7
8
控制标准:61-64
判定结果：合格
2、金相检测
控制标准：马氏体1-4级，屈氏体1-2级。

检测结果：6205/02KD表面组织正常，心部马氏体3级，无脱贫碳、氧化现象。

判定结果：合格。

表面组织心部组织。

轴承渗碳工艺轴承渗碳工艺是一种常见的表面处理技术，广泛应用于机械制造、汽车、飞机等领域，旨在提高轴承的使用寿命和性能。

本文将对轴承渗碳工艺的原理、方法、工艺流程、优缺点等方面做一个详细介绍。

一、轴承渗碳工艺的原理轴承渗碳工艺是利用炭化性能良好的碳源，将其在一定的温度和气氛下接触要处理的轴承表面，经过一定时间后形成富含碳的渗层，从而改善轴承的表面硬度、耐磨性和抗疲劳性。

碳化物在钢体表面扩散的过程中，同时还会发生化学镀铁、氮化等作用，使轴承表面更加光滑、硬度更高，避免表面的腐蚀和摩擦。

二、轴承渗碳工艺的方法根据渗碳过程中所用的碳源可分为固体碳源渗碳工艺、气体碳源渗碳工艺；根据渗碳温度和时间的不同，可分为低温渗碳、中温渗碳、高温渗碳。

1.固体碳源渗碳工艺所谓的固体碳源渗碳，是指将含有碳元素的固体材料，例如石墨、贫碳钢粉等摆放在要处理的轴承表面上，在一定的温度和气氛下让其渗透钢体表面，形成渗碳层。

这种方法的优点是操作简单，处理效果可靠，适用于批量生产。

缺点是需要用到一定的固体碳源材料，增加了生产成本。

2.气体碳源渗碳工艺气体碳源渗碳是将含碳有机气体、无机气体分别分配到温度加热均匀的渗碳炉中，将碳元素和其它气体原子传递到要处理的轴承表面，形成渗碳层。

这种方法的优点是操作方便，成本低廉，可以在较短时间内形成直观的渗层。

缺点是需要准确掌握气体流量、温度和渗碳时间等，以确保渗碳层的质量和厚度。

3.低温渗碳低温渗碳是将要处理的轴承表面暴露在500°C一下的低温炉中，渗碳时间较长，达到几十小时后方能形成渗层。

这种方法渗碳层薄，但是具有极高的抗疲劳性和刚性，常常应用于大型高速轴承和高精度轴承的领域。

4.中温渗碳中温渗碳的温度范围为750°C-950°C，渗碳时间一般在6-20小时之间。

这种方法渗碳层比低温渗碳厚，硬度较高，适用于一般的轴承、齿轮等零件。

5.高温渗碳高温渗碳的温度范围为950°C-1050°C，渗碳时间不超过6小时。

大型圆锥滚子轴承套圈碳氮共渗工艺优化
曾志鹏;周瑞虎;王帅
【期刊名称】《轴承》
【年(卷),期】2024()6
【摘要】碳氮共渗工艺可以大幅提升轴承疲劳寿命,但在商用车轮毂轴承上的研究还较少。

采用工艺试验的方法,分析对比不同温度、碳势、NH_(3)流量和工艺时间对33022圆锥滚子轴承的渗层深度和表面硬度的影响,得到了最佳工艺参数:强渗阶段,温度为860℃,NH_(3)流量为2.5 L/min,碳势为1.2%,时间为330 min;扩散阶段,温度为860℃,NH_(3)流量为2.5 L/min,碳势为1.0%,时间为60 min;保温阶段,温度为820℃,NH_(3)流量为2.5 L/min,碳势为1.0%,时间为60 min。

工艺优化后,测量碳氮共渗后的轴承尺寸、表面组织和硬度,均能满足产品技术要求;轴承疲劳试验结果表明,相比于常规马氏体淬回火热处理工艺,碳氮共渗处理后的轴承寿命由
2L_(10)提升至5L_(10),有效提高了轴承的疲劳寿命。

【总页数】6页(P91-96)
【作者】曾志鹏;周瑞虎;王帅
【作者单位】襄阳汽车轴承股份有限公司;湖北文理学院机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH133.33;TG156.8
【相关文献】
1.高耐蚀盐浴氮碳共渗加后氧化及低温氮碳共渗工艺的研究
2.低温气体碳氮(氮碳)共渗复合催渗工艺
3.GCr15钢轴承套圈碳氮共渗后表面金相黑色组织分析
4.从一种阀套氮碳共渗变形谈氮碳共渗前的热处理
5.变速箱齿套碳氮共渗及压淬工艺关键技术
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滚动轴承渗碳轴承钢零件热处理技术条件说到滚动轴承，大家肯定都不陌生。

它那种在机器里转来转去的模样，简直是每天都能看到。

说实话，轴承的工作就像是人们平时走路，轻轻松松，却又必不可少，缺了它，机器怎么能顺利运转呢？不过，轴承虽小，却肩负着大任务。

它们需要承受巨大的压力，频繁地转动，不能有半点儿马虎。

所以，制作这些轴承的材料可不是随便选的。

现在有一种特别重要的材料，就是渗碳轴承钢。

说到渗碳轴承钢，嘿，那可就有意思了。

什么是渗碳？这可是一个听起来很专业的词。

简单来说，就是把钢材表面通过加热的方式，让碳元素渗入钢材表面，让钢材表面变得更加坚硬，就像给它穿上一层铁皮一样。

这样一来，钢材就不容易磨损，承受的压力也大大增加。

也就是说，渗碳处理就像是给轴承穿上了一件超强的“铠甲”，使它在面对高温、高负荷的工作环境时，依然能“挺胸”应对。

就像咱们平常工作时，戴上了防护装备，安全感满满，做事也能更有底气，不怕任何挑战。

可是，渗碳处理的工作可不能马虎。

温度控制得特别重要。

要想让钢材表面吸收足够的碳，但又不至于把它弄坏，这个温度控制的精确度简直是关键中的关键。

想象一下，一不小心把温度调高了，那钢材表面就可能烧焦，硬度反而下降；反过来，温度不够，那碳渗透得就不深，钢材的表面保护性也大打折扣。

所以，做热处理时，炉子的温度就像厨师掌握火候一样，既不能火大了，也不能火小了。

然后说到时间，哎呀，渗碳处理的时间长短也得控制得恰到好处。

过了这段时间，碳渗透得足够深，钢材表面就会变得硬得像块石头。

但如果时间不够，碳没渗透到位，那钢材的表面就软了，哪能承受得住那些机器的高强度负荷啊？可以说，这就是一场时间与温度的“拉锯战”，每一步都得精准到位，才有可能得到理想的结果。

好吧，咱们聊了这么多处理过程，别以为就这么简单，等着。

咱说，渗碳钢轴承的工作环境可不是闹着玩的。

它们通常都得在高速运转、重负荷、或者极端环境下工作。

哪怕你给它加了装备，它还是得经得起各种考验。