GCr15汽车滚动轴承的热处理工艺设计

理论分析阶段对实验样品的组织、结构、形貌、性能进行综合分析，与理想理论数据进行对比，给出样品每一步热处理所得到的组织、结构及其性能。

实验报告内容1）名称、本实验的目的、实验方法和步骤、实验结果与分析讨论;2）本实验注重热处理工艺设计，学生应多查资料，注重设计过程，实验只是其中一部分，故实验报告中应包含所查资料相关内容，制订工艺的依据、原理；零件加工工艺流程图、热处理工艺曲线；组织、结构、性能测试分析等内容。

文字部分不少于5000字（不包括图片），报告不少于5页，手写，书写工整（要存档），交纸质和电子版。

GCr15用于小轴承的热处理工艺流程及其组织结构性能研究一、实验目的1. 研究并制定出轴承钢GCr15的热处理工艺流程，并通过对材料组织及性能分析比较工艺方案优缺点。

2. 熟悉金相样品的制备方法，了解金相显微镜、X射线衍射仪等所用的仪器设备的操作使用。

3. 学会整理数据，培养分析问题、解决问题、设计实验以及相互合作的能力。

能够比较全面地、系统地掌握材料制备、化学成分、组织结构与性能之间的关系及其变化规律。

二、实验方法GCr15是一种最常用的高碳铬轴承钢，经过淬火加回火后具有较高的硬度、均匀的组织、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。

GCr15轴承钢用于制作各种轴承套圈和滚动体。

如制作内燃机、电动机车、汽车以及高速旋转的高载荷机械传动轴承的钢球、滚子和套圈。

轴承制造基本流程轴承套圈加工流程图1. 预备热处理：球化退火作为GCr15钢预备热处理，其主要的目的是由热处理使钢铁材料内部的层状或网状碳化物聚成球状，达到改善钢材之切削性能、加工塑性、机械韧性等。

球化退火是依靠片状渗碳体的自发球化效果倾向和聚集长大。

渗碳体在高温下开始溶解，会使一片渗碳体断开为若干细的点状渗碳体，弥散分布在奥氏体基体上，同时由于加热温度低和渗碳体不完全溶解，造成奥氏体成分极不均匀。

在随后的缓冷过程中，以原有的细碳化物质点为核心，或由奥氏体的富碳区产生新的碳化物核心，形成均匀而细小的颗粒状碳化物。

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GC r15 钢球化退火工艺设计介绍引言GCr15 轴承钢按正常的工艺规范进行锻造后, 得到的是细片状珠光体组织(索氏体) , 硬度较高, 达255～340 HBS, 难以进行切削加工, 故需要进行一次球化退火, 以降低硬度, 同时也为淬火作好组织上的准备. 因为经过大量的试验和生产实践证明, 只有当轴承零件的原始组织为细球状珠光体时, 经过淬火加低温回火后, 才能获得隐晶回火马氏体及在其上分布着细小碳化物颗粒的组织, 这种金相组织才使得轴承零件具有高强度和韧性. 在工业生产中, 常用的球化退火工艺包括一次球化退火工艺、等温球化退火工艺和周期球化退火等工艺. 某厂使用等温球化退火工艺来对轴承零件进行球化处理, 但遇到工艺周期长、耗能多、效率低等问题, 球化质量也不稳定, 直接影响到工件的淬火开裂倾向. 为此本文对GCr15 钢制轴承零件的球化退火工艺进行了研究, 结合宁波市神光电炉有限公司对中频电炉的改造, 得出一个比较切合实际的球化退火工艺.1球化退火工艺试验1. 1试验材料及检测设备GCr15 钢制轴承套圈, 内圈壁厚7 mm , 外径400mm; 外圈壁厚7mm , 外径500mm. 试验样品按正常工艺锻造后, 随机取出, 编号为18# (外圈) , 22# (外圈) , 23# (内圈) , 24# (外圈) 样品为等温球化处理的成品.检测设备为箱式电阻炉, 型号SX24210, 炉膛尺寸300 mm ×200 mm ×120 mm; 用毫伏计控温, 型号KSW 24D211; 用MM 6 型金相显微镜观察金相显微组织, 在布氏硬度试验机上测定HBS值, 作为工件球化效果的定量指标.1. 2工艺试验1. 2. 1原用等温球化退火工艺宁波市神光电炉有限公司制定的等温球化退火工艺如图所示. 这一工艺曲线严格遵循了退火工艺的三要素, 即加热温度、保温时间和冷却速度. GCr15 钢的退火加热范围为780～810 ℃, 因而该厂采用790 ℃. 冷却速度控制在15～20℃öh 范围内, 整个工艺过程需要17h. 该厂根据这一工艺路线对轴承零件进行球化处理, 要求硬度为179～207 HBS, 球化组织级别为2～4 级.1. 2. 2周期球化退火工艺的选用周期球化退火的工艺曲线如图2 所示. 将钢加热至略高于A c1的温度, 保温一定时间后, 随炉冷至略低于A r1的温度等温处理. 如此反复加热和冷却, 最后冷至室温, 每一阶段的保温时间为1 h, 目的是增加球化的核心, 以获得较为满意的球化组织. 这种工艺特别适用于难以球化的钢种.1. 2. 3工艺参数的制定文献指出, GCr15钢的A c1是一个温度区间为735～765 ℃, 加热温度超过A c1时, 珠光体开始向奥氏体转变, 温度越高, 奥氏体化后钢的组织越趋于均匀, 未溶的碳化物越少, 这对珠光体的球化是不利的. 文献研究了40 Cr 钢的奥氏体化条件与等温温度对硬度的影响, 结果表明在临界区对钢加热, 一旦加热温度升高, 则钢的淬火硬度明显增高, 这说明发生了奥氏体的富碳过程, 即碳化物溶解过多, 这样会导致球化困难. 同时还指出, 在高的温度奥氏体化下, 若保温时间延长, 同样会使球化困难, 而且影响十分明显. 这样看来, 退火加热温度是一个关键, 为此根据GCr15 钢的A c1, 在试验时将循环曲线的加热温度制定为770 ℃.文献研究了等温温度即珠光体转变温度对球化过程的影响规律, 发现若将等温温度降低, 即使在奥氏体中有大量的未溶碳化物, 也将导致大量的片状珠光体形成. 因而让珠光体在比较高的温度下长时间保温对球化组织的形成也是很重要的. 为此笔者做了一个对比试验, 将轴承钢在770 ℃加热2h 后在不同的温度下等温2 h, 然后以30 ℃öh 冷却至650 ℃下再空冷的试验(见表1) , 从试验结果可看出, 在720 ℃等温是合理的.还可以这样来解释720 ℃等温的合理性, 因为冷却速度会影响奥氏体向珠光体转变的温度范围,冷速越慢, 转变温度越高, 而在周期球化退火工艺中, 工件从770 ℃进入到720 ℃后, 冷速不会很快, 因此在720 ℃等温是合理的.文献对球化退火过程中冷却速度的影响做了详细的研究, 特别是在转变终了温度上作了很好的说明.文献中指出, 在转变终了温度后的冷却速度对工件的硬度没有影响, 因此转变后的冷速应该较快.本试验在制定冷却速度时, 考虑到不致于给工件产生热应力, 将冷速定为30 ℃。

gcr15热处理工艺流程GCR15热处理工艺流程是对GCR15轴承钢进行热处理的工艺流程，该工艺是为了改善GCR15钢的组织和性能，提高其硬度和耐磨性而设计的。

下面是GCR15热处理工艺流程的详细介绍。

首先，将GCR15钢经过打磨和清洗处理，使其表面光洁而干净，以便于后续的热处理。

接下来，将GCR15钢放入预热炉进行预热处理，预热温度一般为750°C-950°C，预热时间根据钢材的尺寸和形状来确定，一般为20-40分钟。

预热的目的是使钢材内部温度均匀，消除内部应力，为后续的热处理做好准备。

然后，将预热好的GCR15钢放入淬火炉进行淬火处理，淬火温度一般在830°C-870°C之间。

淬火时间和冷却速度控制非常重要，一般要求淬火时间在1-10秒之间，冷却速度要达到所需的硬度要求。

淬火的目的是通过快速冷却使钢材的组织发生相变，从而提高硬度和耐磨性。

接下来，将淬火后的GCR15钢进行回火处理，回火温度一般在150°C-350°C之间。

回火时间根据所需的硬度和性能来确定，一般为1-2小时。

回火的目的是通过适当的热处理，去除淬火过程中产生的内部应力，并使钢材具有良好的韧性和耐疲劳性能。

最后，对回火后的GCR15钢进行精整处理，即切割和修整不合格的钢材，并对合格的钢材进行清洗和检验。

清洗的目的是去除表面的氧化物和污染物，确保钢材的表面质量。

检验包括对钢材的外观、尺寸和性能进行检查，确保钢材达到所需的质量要求。

总结起来，GCR15热处理工艺流程包括预热、淬火、回火和精整处理四个主要步骤。

通过这些步骤，可以改善GCR15钢的组织和性能，提高其硬度和耐磨性，使其更适用于制造高精度轴承和其他机械零部件。

这些工艺步骤的每一个环节都非常关键，要严格控制温度、时间和冷却速度，以确保最终产品的质量和性能达到要求。

第一章滚动轴承用钢GCr15钢的热处理原理一、滚动轴承用钢应具有的特性1、高的接触疲劳强度；2、高的耐磨性；（发生滑动摩擦的主要部位）1）、滚动体与滚道的接触面；2）、滚动体与保持架兜孔的接触面；3）、保持架引导与套圈引导档边的接触面；4）滚子的端面与套圈档边的接触面。

3、高的弹性极限；4、高的硬度；5、一定的韧性；6、好的尺寸稳定性；7、一定的防锈功能；8、良好的工艺性能。

二、GCr15钢的物理性能1、GCr15钢的临界点：Ac1:760℃ Acm：900℃Ar3：707℃ Ar1：6952、GCr15钢的Ms点：Ms点随着奥氏体固溶度的变化而变化，亦即随着奥氏体温度的升高而降低，GCr15钢在860℃温度Ms点为216~225℃。

三、铬轴承钢热处理基础1、基本概念1）、奥氏体：是碳及合金元素溶于r-Fe八面体间隙的间隙式固溶体。

特征：[1]、在钢的各种组织中，奥氏体的比容最小；[2]、奥氏体的塑性高，屈服强度低，容易塑性变形加工成型。

2）、珠光体：是过冷奥氏体共析分解的铁素体和碳化物的整合组织片状珠光体：是指在光学显微镜下能够明显看出F与Fe3C呈片状分布的组织状态。

根据片间距的大小分为普通片状珠光体、索氏体、屈氏体。

粒状珠光体：铁素体基体上分布着粒状Fe3C的组织。

GCr15的正常锻造后组织应为细珠光体类型组织及细小的网状碳化物组成，不允许有＞3级的网状碳化物及明显线条状组织，不允许有粗针状马氏体和粗片状珠光体组织。

3)、马氏体：是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。

马氏体分类：板条马氏体、片状马氏体、针状马氏体、隐晶马氏体。

GCr15钢淬火后得到的马氏体为隐晶马氏体或者细小结晶马氏体。

马氏体具有高的硬度、强度、耐磨性。

4）贝氏体：是过冷奥氏体在中温区域分解后所得的的产物，它一般是由铁素体和碳化物所组成的非层状组织。

贝氏体分类：上贝氏体、下贝氏体上贝氏体：是一种两相组织，有铁素体和Fe3C所组成的，大致平行的铁素体板条自奥氏体晶界的一侧或两侧向奥氏体晶粒内部长大，Fe3C分布于铁素体板条之间。

材料科学与工程学院“综合实验”总结报告题目GCr15热处理工艺探究院系材料科学与工程专业金属材料科学 ___________年级 _____________学生姓名谭政 _________________指导教师杨凯军 _______________2012年10月（一）GCr15化学成分（% : C: 0.95-1.05 Mn : 0.25-0.45 Si: 0.15-0.35 S : <=0.025 P:<=0.025 Cr:1.40-1.65Mo: w 0.10 Ni: w 0.30 Cu: < 0.25 Ni+C（GB/TJ158254-2002 ）;临界温度：Ac1 : 745 C Ac3 : 900 C Ar1 : 700 C铸态组织及性能：其铸态组织为等轴细层状珠光体，层间距约为85nm油淬得到马氏体片层间距0.35um,其硬度随着回火温度的升高而降低，这与回火中&碳化物的析出及长大有关。

GCr15具有肩高的淬透性，热处理后可获得高而均匀的硬度，解除疲劳强度高，有良好的尺寸稳定性和抗蚀性，冷变形塑性适中，切削性能一般，焊接性差，存在第一类回火脆性，可作滚动轴承钢也可作承受大负荷，要求高耐磨性，高弹性极限，高接触疲劳强度的气压机械零件及各种精密量具冷冲模等，如：机床的滚珠、丝杆、涡轮喷气发动机喷嘴的喷口、柱塞、活门、衬套等。

（二）热处理工艺热处理：是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构，来控制其性能的一种金属热加工工艺。

1 .正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。

2. 退火：将工件加热至AC1或AC3温度以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。

‘ 一类是：在临界温度（Ac1或Ac3）以上的退火，又称为相变重结晶退火，包括完全\ 退火、不完全退火、球化退火和扩散退火（均匀化退火）等；k另一类是：在临界温度以下的退火，包括再结晶退火及去应力退火。

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。

2013年 第7期 热处理/锻压/铸造56热加工etal FormingM锻压泰安市山口锻压有限公司 （江苏 271038） 轴承广泛应用于机械、矿山、冶金设备中，GCr15SiMn 是高碳铬过共析滚动轴承钢的代表，其具有高硬度、高弹性极限、高接触疲劳强度，也具备一定的韧性和较好淬透性。

同时轴承钢在冶炼过程中极易产生碳和铬的偏析，在钢锭中心部分碳化物以莱氏体共晶体存在，钢锭导热性能差，加热过程中易产生组织应力和热应力，产生裂纹和蜂窝状裂口，所以加热温度不宜过高以防止过热和脱碳。

锻后冷却过程中极易产生网状碳化物。

由于以上缺点，GCr15SiMn 轴承钢在锻造过程中极易出现问题，给锻造带来很大难度，必须编制好合理锻造工艺，锻后及时热处理。

1. 锻件规格近期我单位接到一批GCr15SiMn 轴承圈生产任务，化学成分符合GBT1222－2002，无损检测GB/T6402－2001Ⅱ级标准，锻件尺寸如图1所示。

图1 锻件尺寸2. 工艺流程热送VD 钢锭→钢锭加热→去浇口、冒口、倒棱→镦粗、冲孔、扩孔→拔长→平整、扩孔成形→锻后水冷→球化退火→超声波无损检测、测硬度→交货。

3. 锻造过程注意事项GCr15SiMn 轴承钢导热性能差，在加热过程中850℃时保温时间长一些，进行高温均匀化退火，保证钢锭内外温度均匀，防止开裂。

始锻造温度控制在1220℃左右，但保温时间不宜过长，这样可使碳化物在高温区得以溶解，防止奥氏体晶粒过度长大。

锻造过程中出现裂纹、重皮应及时用气刨清除，防止在锻后水冷中开裂。

简单地说，就是既要烧透，又要防止脱碳和过热。

最后一火将始锻造温度降到1150℃左右，并保证有足够的锻造比和较大压下量，防止网状碳化物形成（见附表）。

锻造工序火次及温度/℃工序变形过程Ⅰ800~1210切浇口、冒口、倒棱沿冒口切除18%，沿错浇口切除2%Ⅱ800~1220镦粗、冲孔Ⅲ800~1200扩孔Ⅳ800~1220拔长Ⅴ800~1150平整扩孔到成品4. 锻后热处理GCr15SiMn 属于过共析钢，锻造过程中，由于终锻温度较高，锻后冷却速度过慢，特别是在热处理/锻压/铸造 2013年 第7期57热加工etal FormingM锻压西安陕鼓动力股份有限公司 （陕西 710611） 尚飞虎 叶片为透平压缩机核心旋转部件，也是旋转件中最为脆弱的零部件，承受着复杂载荷。

攀枝花学院学生课程设计（论文）题目：滚动轴承的热处理工艺设计学生姓名：学号：所在院(系)：材料工程学院专业：级材料成型及控制工程班级：材料成型及控制工程一班指导教师：职称：讲师2013年12月15日攀枝花学院教务处制攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目滚动轴承的热处理工艺设计1、课程设计的目的使学生了解、设计滚动轴承的热处理工艺，融会贯通相关专业课程理论知识，培养学生综合运用所学知识、分析问题和解决问题的能力。

2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）内容：（1）明确设计任务（包括设计的技术要求）（2）绘出热处理件零件图（3）给出设计方案（4）写出设计说明（5）设计质量检验项目（6）设计热处理工艺卡片（7）滚动轴承的热处理缺陷及预防或补救措施要求：（1）通过查找资料充实、完善各项给定的设计内容。

（2）分析热处理过程中可能出现的缺陷，针对这些缺陷提出预防措施或补救措施。

（3）提交设计说明书（报告），2千字以上。

报告格式请参照“毕业论文（设计）”格式。

3、主要参考文献[1] 夏立芳主编. 金属热处理工艺学. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学出版社, 2005[2] 中国机械工程学会热处理分会．热处理工程师手册［Ｍ］．机械工业出版社．2003．第一版.[3] 张玉庭主编．热处理技师手册［Ｍ］．机械工业出版社．2006．第一版[4] 中国机械工程学会热处理学会．热处理手册［Ｍ］．机械工业出版社．2003．第三版.4、课程设计工作进度计划第十六周：对给定的题目进行认真分析，查阅相关文献资料，做好原始记录。

第十七周：撰写课程设计说明书，并进行修改、完善，提交设计说明书。

指导教师（签字）日期年月日教研室意见：年月日学生（签字）：接受任务时间：年月日注：任务书由指导教师填写。

课程设计（论文）指导教师成绩评定表题目名称评分项目分值得分评价内涵工作表现20% 01 学习态度 6 遵守各项纪律，工作刻苦努力，具有良好的科学工作态度。

GCR15热处理工艺1. 引言GCR15是一种高碳铬轴承钢，具有优异的耐磨和抗疲劳性能，被广泛应用于汽车、机械和航空等领域。

为了进一步提高GCR15的性能，热处理工艺在生产过程中起到了关键作用。

本文将介绍GCR15的热处理工艺及其影响因素。

2. GCR15的化学成分GCR15主要由碳、铬、锰、硅、磷和硫等元素组成。

其中，碳的含量决定了GCR15的硬度和强度，铬的添加可以提高耐磨性和耐蚀性。

合适的锰含量可以提高热处理的效果，而硅、磷和硫等元素对GCR15的机械性能也有一定影响。

3. GCR15的热处理工艺GCR15的热处理包括退火、正火和淬火等工艺。

3.1 退火工艺退火是将GCR15加热至适当温度，然后缓慢冷却的过程。

退火可以改善GCR15的可加工性和机械性能，减少内部应力。

退火温度一般在750℃-850℃之间，保温时间根据材料的厚度和尺寸而定。

随后，将材料缓慢冷却至室温。

3.2 正火工艺正火是将GCR15加热至适当温度，然后在空气中冷却的过程。

正火可以提高GCR15的硬度和强度，增加其耐磨性。

正火温度一般在830℃-900℃之间，保温时间根据材料的厚度和尺寸而定。

冷却速度应适当控制，不能过快或过慢。

3.3 淬火工艺淬火是将GCR15加热至临界温度，然后迅速冷却的过程。

淬火可以使GCR15的组织变为马氏体，从而获得较高的硬度和强度。

淬火温度一般在800℃-870℃之间，保温时间较短。

冷却方式有水淬、油淬和空气冷却等。

4. 影响GCR15热处理工艺的因素影响GCR15热处理工艺的因素包括材料的化学成分、加热温度、保温时间和冷却速度等。

化学成分影响着GCR15的相组成和性能，不同的元素含量会导致不同的热处理效果。

加热温度决定了相变的温度范围，过高或过低的温度都会影响热处理效果。

保温时间是指材料在所需温度下保持的时间，保温时间过长会导致材料晶粒生长过大，影响硬度和强度的提高。

冷却速度决定了材料的组织形态，过快或过慢的冷却速度都会影响热处理效果。

第一章滚动轴承用钢GCr15钢的热处理原理一、滚动轴承用钢应具有的特性1、高的接触疲劳强度；2、高的耐磨性；（发生滑动摩擦的主要部位）1）、滚动体与滚道的接触面；2）、滚动体与保持架兜孔的接触面；3）、保持架引导与套圈引导档边的接触面；4）滚子的端面与套圈档边的接触面。

3、高的弹性极限；4、高的硬度；5、一定的韧性；6、好的尺寸稳定性；7、一定的防锈功能；8、良好的工艺性能。

二、GCr15钢的物理性能1、GCr15钢的临界点：Ac1:760℃Acm：900℃Ar3：707℃Ar1：6952、GCr15钢的Ms点：Ms点随着奥氏体固溶度的变化而变化，亦即随着奥氏体温度的升高而降低，GCr15钢在860℃温度Ms点为216~225℃。

三、铬轴承钢热处理基础1、基本概念1）、奥氏体：是碳及合金元素溶于r-Fe八面体间隙的间隙式固溶体。

特征：[1]、在钢的各种组织中，奥氏体的比容最小；[2]、奥氏体的塑性高，屈服强度低，容易塑性变形加工成型。

2）、珠光体：是过冷奥氏体共析分解的铁素体和碳化物的整合组织片状珠光体：是指在光学显微镜下能够明显看出F与Fe3C呈片状分布的组织状态。

根据片间距的大小分为普通片状珠光体、索氏体、屈氏体。

粒状珠光体：铁素体基体上分布着粒状Fe3C的组织。

GCr15的正常锻造后组织应为细珠光体类型组织及细小的网状碳化物组成，不允许有＞3级的网状碳化物及明显线条状组织，不允许有粗针状马氏体和粗片状珠光体组织。

3)、马氏体：是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。

马氏体分类：板条马氏体、片状马氏体、针状马氏体、隐晶马氏体。

GCr15钢淬火后得到的马氏体为隐晶马氏体或者细小结晶马氏体。

马氏体具有高的硬度、强度、耐磨性。

4）贝氏体：是过冷奥氏体在中温区域分解后所得的的产物，它一般是由铁素体和碳化物所组成的非层状组织。

贝氏体分类：上贝氏体、下贝氏体上贝氏体：是一种两相组织，有铁素体和Fe3C所组成的，大致平行的铁素体板条自奥氏体晶界的一侧或两侧向奥氏体晶粒内部长大，Fe3C分布于铁素体板条之间。

gcr15钢制圆锥滚子轴承套圈的热处理工艺GCr15钢制圆锥滚子轴承套圈是一种高精度机械零件，广泛应用于汽车、机械、航空航天等领域。

为保证其质量和性能，需要对其进行热处理。

本文将介绍GCr15钢制圆锥滚子轴承套圈的热处理工艺。

一、热处理工艺步骤GCr15钢制圆锥滚子轴承套圈的热处理工艺主要分为四个步骤：淬火、回火、调质和正火。

下面将详细介绍每个步骤的工艺参数和注意事项。

1.淬火淬火是将套圈加热至适当温度，使其充分变热后迅速冷却的过程。

其目的是获得高硬度和高强度的结构组织，以提高轴承的疲劳极限和韧性。

工艺参数：淬火温度为850-900℃，保温时间为1-2小时（根据套圈的尺寸和材料而定）。

冷却方法有水淬、油淬和盐淬等，其中水淬冷却效果最好。

注意事项：（1）要避免套圈表面氧化和变形，可在加热过程中采用还原性气氛保护和均匀受热。

（2）选用适当淬火介质，控制淬火速度和温度，以保证套圈的组织和硬度均匀。

2.回火回火是将淬火后的套圈加热至中温（通常在250-450℃之间）保温一段时间后冷却的过程。

其主要目的是调节淬火后套圈的硬度和韧性。

工艺参数：回火温度根据需求而定，通常在200-400℃。

保温时间可根据套圈的尺寸和厚度而定，一般为1-2小时。

冷却方式一般自然冷却即可。

注意事项：（1）回火时间和温度要适当，过长或过短都会影响套圈的性能。

（2）要避免回火过度导致套圈的硬度和强度下降。

3.调质调质是将回火后的套圈再次淬火并再次回火来达到优化微观组织的目的，同时使其保持高硬度的同时提高韧性。

工艺参数：调质温度根据需求而定，通常在500-650℃。

保温时间一般为1-2小时。

淬火介质通常选择油淬。

回火温度和时间要根据套圈的尺寸和厚度而定，一般在200-400℃下进行，保温时间为1-2小时。

注意事项：（1）保证套圈淬火均匀，避免质量差异。

（2）回火过程中要避免过度回火，导致硬度和强度下降，降低轴承寿命。

4.正火正火是将套圈加热至适当温度（一般在840-900℃之间），保温一段时间后进行自然冷却。

轴承钢GCr15的热处理工艺GCr15钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。

经过淬火加回火后具有较高的硬度、均匀的组织、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。

该钢冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形成白点敏感性能大，有回火脆性。

实际就是Cr15。

GCr15是一种最常用的高铬轴承钢，具有高的淬透性，热处理后可获得高而均匀的硬度。

耐磨性优于GCr9，接触疲劳强度高，有良好的尺寸稳定性和抗蚀性，冷变形塑性中等，切削性一般，焊接性差，对白点形成敏感，有第一类回火脆性。

在滚珠轴承制造中，用以轧制壁厚12mm外径<250mm的H级至C级的轴承套，直径25.4-50.8mm的钢球；直径<22mm的滚子，此外也可用作承受大负荷、要求高耐磨性、高弹性极限、高接触疲劳强度的其他机械零件及各种精密量具冷冲模等。

如机床的滚珠丝杆，涡轮喷气发动机喷嘴的喷口、柱塞、活门、衬套等。

化学成分/元素含量（%）C：0.95-1.05Mn：0.25-0.45Si：0.15-0.35 S：<=0.025P：<=0.025Cr：1.40-1.65Mo：≤0.10Ni：≤0.30 Cu：≤0.25Ni+Cu≤0.50GCr15钢材质热处理其热处理制度为：钢棒退火，钢丝退火或830-840℃油淬。

热处理工艺参数：1、普通退火：790-810℃加热，炉冷至650℃后，空冷HB170-2072、等温退火：790-810℃加热，710-720℃等温，空冷HB207-2293、正火：900-920℃加热，空冷HB270-3904、高温回火：650-700℃加热，空冷HB229-2855、淬火：860℃加热，油淬HRC62-666、低温回火：150-170℃回火，空冷HRC61-667、碳氮共渗：820-830℃共渗1.5-3h，油淬，-60℃至-70℃深冷处理+150℃至+160℃回火，空冷HRC≈67。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201711481156.6(22)申请日 2017.12.29(71)申请人 人本集团有限公司地址 325000 浙江省温州市温州经济技术开发区滨海五道515号申请人 上海人本集团有限公司　温州人本汽车轴承股份有限公司(72)发明人 李华鑫　郭长建　(74)专利代理机构 温州瓯越专利代理有限公司33211代理人 姜飞(51)Int.Cl.C21D 9/40(2006.01)C21D 1/18(2006.01)(54)发明名称GCr15轴承套圈热处理工艺(57)摘要本发明涉及一种GCr15轴承套圈热处理工艺，按照以下步骤进行：将轴承套圈置于网带炉中加热进行淬火，淬火加热温度为840~855℃，加热时间由套圈大小及壁厚在35~55min内选定；之后轴承套圈落入温度控制在220~240℃的盐浴淬火液中，在盐浴中停留5~10min后，迅速将轴承套圈取出；将取出的轴承套圈置于空气中冷却，待样品冷却到室温后，再将样品于干燥通风处放置24-36h；然后将轴承套圈置于80~100℃的回火炉中保温2-2.5h；对轴承套圈清洗，然后再进行150~180℃回火保温1.5-2h。

本发明的工艺下，轴承套圈可以明显减少淬火应力与变形，并形成稳定且含量较高的奥氏体组织。

权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 108165722 A 2018.06.15C N 108165722A1.一种GCr15轴承套圈热处理工艺，按照以下步骤进行：①将轴承套圈置于网带炉中加热进行淬火，淬火加热温度为840~855℃，加热时间由套圈大小及壁厚在35~55min内选定；②步骤①处理后的轴承套圈落入温度控制在220~240℃的盐浴淬火液中，在盐浴中停留4~10min后，迅速将轴承套圈取出；③将取出的轴承套圈置于空气中冷却，待轴承套圈冷却到室温后，再将轴承套圈于干燥通风处放置24-36h；④将步骤③处理后的轴承套圈置于80~100℃的回火炉中保温2-2.5h；⑤将步骤④处理后的轴承套圈清洗，然后在进行150~180℃回火保温1.5-2h。

热处理工艺课程设计说明书课程名称：金属热处理工艺学设计题目：GCr15轴承钢的热处理工艺设计院系：机械工程学院班级：材料成型及控制工程 XXXX 学号： 0 9 1 1 0 1 1 00学生姓名： idealwang指导教师：黄老师热处理工艺课程设计任务书目录1 热处理工艺课程设计的目的 --------------------42 零件的技术要求及选材 ------------------------4 2.1工作条件和技术要求 -------------------------4 2.2材料的选择 ---------------------------------52.3化学成分及合金元素的作用 -------------------63 热处理工艺课程设计的内容及步骤 ---------------7 3.1相变点的确定 ----------------------------------7 3.2热处理工艺 ----------------------------------8 3.2.1工艺流程-------------------------8 3.2.2热处理工艺参数的制定-------------10 3.2.3处理工艺卡片填写---------------------12 3.2.4作过程中的注意事项 ------------------------------12 3.3家具的设计或者选用及零件的摆布------------------------13 3.4热处理设备的选择-----------------------16 3.5组织特点和性能的分析 ------------------------------16 4总结---------------------------------------------215 收获和体会 ---------------------------------236 参考文献 -----------------------------------237 附表 1 热处理工艺卡 -------------------------25§1 热处理工艺课程设计的目的热处理工艺课程设计是高等学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。

材料科学与工程学院“综合实验”总结报告题目GCr15热处理工艺探究院系材料科学与工程专业金属材料科学年级2009学生姓名谭政指导教师杨凯军2012 年10 月（一）GCr15化学成分（%）：C：0.95-1.05 Mn：0.25-0.45 Si：0.15-0.35 S：<=0.025 P:<=0.025 Cr:1.40-1.65 Mo:≤0.10 Ni:≤0.30 Cu:≤0.25 Ni+Cu≤0.50（GB/T18254-2002）；临界温度：Ac1：745℃Ac3：900℃Ar1：700℃铸态组织及性能：其铸态组织为等轴细层状珠光体，层间距约为85nm油淬得到马氏体片层间距0.35um，其硬度随着回火温度的升高而降低，这与回火中ε碳化物的析出及长大有关。

GCr15具有肩高的淬透性，热处理后可获得高而均匀的硬度，解除疲劳强度高，有良好的尺寸稳定性和抗蚀性，冷变形塑性适中，切削性能一般，焊接性差，存在第一类回火脆性，可作滚动轴承钢也可作承受大负荷，要求高耐磨性，高弹性极限，高接触疲劳强度的气压机械零件及各种精密量具冷冲模等，如：机床的滚珠、丝杆、涡轮喷气发动机喷嘴的喷口、柱塞、活门、衬套等。

（二）热处理工艺热处理：是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。

1．正火：将钢材或钢件加热到临界点AC3或ACM以上的适当温度保持一定时间后在空气中冷却，得到珠光体类组织的热处理工艺。

2．退火：将工件加热至AC1或AC3温度以上20—40度，保温一段时间后，随炉缓慢冷却（或埋在砂中或石灰中冷却）至500度以下在空气中冷却的热处理工艺。

一类是：在临界温度(Ac1或Ac3)以上的退火，又称为相变重结晶退火，包括完全退火、不完全退火、球化退火和扩散退火（均匀化退火）等；另一类是：在临界温度以下的退火，包括再结晶退火及去应力退火。