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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，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。
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。
gcr15simn热处理工艺流程下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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圆锥滚子轴承选材，热处理工艺设计及分析金属材料工程10060126 XX 杨瑞成教授隋然助教摘要本文从圆锥滚子轴承通常遇到的故障及失效入手，通过故障原因的分析，从而引涉出，滚动轴承的特性，如何选用合适的轴承使零件的寿命最大化。
通过对圆锥滚子轴承工作条件分析，以及轴承材料的机械性能和工艺性能的要求最终将材料定为GCr15。
GCr15为轴承钢，将进行球化退火、淬火、回火热处理工艺。
根据滚动轴承的性能要求制定热处理工艺为（套圈的）：管料或棒料—锻造—球化退火—车加工成型—软磨（主要针对沟道）—淬火—回火—粗磨—精磨—成品。
根据产品的尺寸、加热温度等确定所需的热处理炉有，立式淬火机床，盐浴炉RDM-20-8回火设备，中温箱电阻炉RX3-15-9进行退火。
工艺布置应尽量满足工艺生产流程。
关键词：圆锥滚子轴承、轴承钢、GCr15、热处理一．圆锥滚子轴承工况分析及选材（一）工况分析轴承广泛用于柴油机、拖拉机、机床、汽车和火车等各种机械设备与车辆上，它由轴承内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。
内圈紧装于主轴上，随轴一起转动。
外圈则装在轴承座中静止不动，在轴转动过程中，内圈和滚动体发生转动和滚动，在高速运动下服役，承受点或线的接触的周期性的高压交变载荷和应力的作用，因此容易造成局部应力集中。
滚动体和内外圈三者之间既呈现滚动又呈现滑动，故会产生滚动摩擦和滑动摩擦，因此分析上述过程可知，滚动轴承的损坏形式为接触疲劳破坏和磨损，要求滚动体与内外圈应具有高的抗疲劳性能和耐磨性，有良好的尺寸稳定性，才能确保轴承高的使用寿命。
（二）圆锥滚子轴承的失效分析一般情况下，滚动轴承的主要破坏形式是在交变应力作用下的疲劳剥落，以及由于摩擦磨损而使轴承精度丧失。
此外，还有裂纹、压痕、锈蚀等原因造成轴承的非正常破坏。
(1)接触疲劳失效；(2)磨损失效；(3)断裂失效；(4)塑性变形失效；(5)游隙变化失效。
（三）性能要求圆锥滚子轴承对材料热处理后应具备下列性能：(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)一定的冲击韧性(6)良好的尺寸稳定性二. 圆锥滚子轴承的材料选择（一）材料初选目前，国内使用最久应用最为广泛的是高碳铬轴承钢，其成分特点是：高碳，轴承钢的W（C）一般控制在0.95％~1.05％范围内，以保证淬火后的硬度达到最大值，同时获得一定数量的碳化物，以提高耐磨性。
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。
210管理及其他M anagement and other高氮不锈轴承钢G30Cr15Mo1SiN 淬火及常规回火工艺与性能王 鑫1，2，3，叶健熠1，2，3，刘传铭1，2，3，薛文方1，2，3，单琼飞1，2，3（1.洛阳轴承研究所有限公司，河南 洛阳 471039；2.河南省高性能轴承技术重点实验室，河南 洛阳 471039；3.高性能轴承数字化设计国家国际科技合作基地，河南 洛阳 471039）摘 要：本文对高氮不锈轴承钢G30Cr15Mo1SiN （简称G30）的淬火温度、冷处理温度、常规回火温度与硬度和残余奥氏体之间的关系进行了详细试验研究，结果表明，该钢淬火及常规回火的最佳热处理工艺为1020℃淬火+-78℃冷处理+150℃±20℃回火×1次～2次，其硬度达到58HRC 以上，组织为细小针状马氏体＋未溶的碳化物颗粒＋残余奥氏体组成，残余奥氏体含量为12%左右。
关键词：高氮不锈轴承钢；淬回火；硬度；显微组织；残余奥氏体中图分类号：TG156 文献标志码：A 文章编号：11-5004（2020）08-0210-2收稿日期：2020-04作者简介：王鑫，男，生于1986年，汉族，河南正阳人，本科，工程师，研究方向：热处理专业方向。
随着科学技术的快速发展，不锈轴承钢材料的应用范围越来越广泛，不仅用于航空、航天、核工业以及高新技术产品中，还广泛用于化工、石油、船舶和食品等行业中。
目前，国内外不锈轴承钢材料G95Cr18或G102Cr18Mo 中的共晶碳化物颗粒及分布不均匀，热处理时无法消除，对轴承套圈的磨削和超精工序产生不利的影响，不能很好的满足轴承对噪音及精度的要求[1，2]。
另外，其防锈性能在特殊环境下也不理想。
基于这种情况，国内外开发了高氮不锈轴承钢，主要有：①G30Cr15Mo1SiN （简称G30），国外牌号为X30CrMoN15-1[3]；②G40Cr15Mo2VN，国外牌号X40CrMoVN16-2[4]。
技术探讨我国轴承钢管的发展现状及⽣产⼯艺冯志坚8⽉初，海关总署发布数据显⽰，6⽉份，我国出⼝轴承44708万套，出⼝⾦额达到195064万元，同⽐分别增长5.0%和4.2%；上半年累计出⼝255963万套，出⼝⾦额达到110.6亿元，同⽐分别增长0.9%和2.0%。
其中，轴承钢管作为轴承套圈的原材料，在我国轴承⼯业发展过程中起到了重要作⽤。
⽬前，中国已是装备制造⼤国，但实现“强”还有⼀定距离，其原因之⼀，是装备的轴承性能影响了整机的关键性能。
轴承钢是⽤于设备轴承制造的⼀种重要基础钢种，在众多品种的钢铁产品中被称为“钢中之王”，⼴泛应⽤于运输机械（汽车、⾼速列车等）、⼯程机械、冶⾦、⽯油化⼯、发电、航空航天、军⼯、风电和海洋⼯程等领域。
轴承钢的质量优劣，直接决定了重⼤装备和精密装备轴承的好坏。
轴承钢应具有长寿命、⾼精度、⾼刚度和⾼耐磨性等性能。
同时，轴承钢也是检验项⽬多、质量要求严、⽣产难度⼤的钢种之⼀。
作为“钢中之王”家族成员，轴承钢管是轴承钢⼆⽕成材产品。
作为轴承套圈⽤钢，其⽣产有其特殊性和严格要求。
由于我国整体冶炼⽔平限制和⽣产企业⾃⾝存在的问题，以及轴承套圈加⼯技术的发展现状，我国轴承钢管在质量、⽣产成本、材料利⽤率等⽅⾯的优势并不明显，其发展空间受到挤压。
⽬前，我国轴承钢管⽣产存在哪些问题？我国轴承钢管的⽣产⼯艺现状如何？轴承钢管今后的发展思路是什么？这些都是需要探讨的问题。
轴承钢管整体现状有待改变⽬前，我国国内轴承钢管产量仅占轴承钢总产量的8%，与发达国家占⽐20%~30%相⽐，仍有很⼤差距。
在轴承钢管品质⽅⾯，国内产品也存在品质稳定性差、疲劳寿命短、洁净度低等问题。
我国轴承钢管的应⽤，⼀般局限于普通轴承的轴承套圈⽤料，⾼端轴承套圈仍依赖进⼝。
1品种结构不合理，坯料供给⽭盾突出我国很多钢铁企业均存在钢材品种“全⽽不专”的⽣产现状。
⼀些企业的产品品种覆盖板、管、型、材和特殊钢材，普通钢材同质化问题严重，低端竞争呈现⽩热化。
轴承钢热处理工艺参数 时间：2010-06-14 08:59:46??来源：机械社区??作者： 一、轴承钢的类型
类 型 钢 号 备 注
高碳铬不锈轴承钢 9Cr18, 9Cr18Mo GB3086-82 渗碳轴承钢 G20CrMo,G20CrNiMo, CG20rNi2Mo, G20Cr2Ni4,G10CrNi3Mo,G20Cr2Mn2Mo GB3203-82
高碳铬轴承钢 GCr6, GCr9, GCr9SiMn, GCr15, GCr15SiMn YJZ84 二、轴承钢预备热处理规范 钢 号 工艺名称 工艺要点 硬度（HBS）
9Cr18 退火 800~840℃保温3-6h，以10~30℃/h,冷至700℃保温3-6h，，以小于90℃/h冷至600℃，出炉空冷 >
正火 850~870℃保温3-6h，以小于90℃/h冷至600℃，出炉空冷
9Cr18Mo 退火 850~870℃保温3-6h,以10~30℃/h,冷至700℃保温3-6h，，以小于90℃/h冷至600℃，出炉空冷 ≤255
正火 850~870℃保温4-6h, 以小于30℃/h冷至600℃，出炉空冷
GCr6 退火 790~810℃保温3-6h, 10~30℃/h,冷至600℃，出炉空冷 正火 900~950℃保温后空冷，大件风冷
GCr9 退火 790~810℃保温2-6h, 以10~30℃/h,冷至650℃以下，出炉空冷 179~207
等温退火 790~810℃保温2-6h,炉冷至710~720℃保温1-2h，再炉冷至650℃以下，出炉空冷 207~229 正火 900~950℃保温1-2h，，分散空冷，大锻件风冷 270~390 高温回火 650~700℃保温后空冷 229~285
GCr15 退火 790~810℃保温2-6h, 以10~30℃/h,冷至650℃以下，出炉空冷 170~207
等温退火 790~810℃保温2-6h, 炉冷至710~720℃保温1-2h，再炉冷至650℃以下，出炉空冷 207~229 正火 900~950℃保温1-2h，，分散空冷，大锻件风冷 270~390 高温回火 650~700℃保温后空冷 229~285
GCr15SiMn 退火 790~810℃保温2-6h, 以10~30℃/h,冷至600℃以下，出炉空冷 179~207 等温退火 790~810℃保温2-6h, 炉冷至710~720℃保温1-2h，出炉空冷 207~229
正火 900~950℃保温10~90min，出炉空冷 270~390
G20Cr2Ni4A 退火 800~900℃,炉冷 ≤269 软化退火 680~700℃，空冷 ≤321 正火 890~920℃，空冷 高温回火 640~670℃保温4-6h，空冷 ≤269 Cr14Mo4V 退火 880~1000℃保温4-6h, 以15~30℃/h,冷至740℃再以15~30℃/h,冷至600℃保温2-5h,，出炉空冷 197~241 9Cr18Mo 退火 850~870℃保温4-6h, 以30℃/h,冷至600℃，出炉空冷 ≤255
三、轴承钢淬火回火工艺参数
钢 号 淬 火 回 火 加热温度(℃) 冷却 方式 硬度（HRC） 回火方式 硬 度（HRC）
9Cr18 800~850(预热) 1060~1080 油 > 150~160℃3h，空冷 ≥60 9Cr18Mo 800~850(预热) 1050~1100 油 150~160℃2~5h，空冷，回火4次 ≥58 GCr6 810~830 780~815 油 水 150~170℃的油炉均热2~5h，空冷 62~65 GCr9 815~830 油 ≥63 150~170℃的油炉均热2~5h，空冷 62~65 GCr15 835~850 油 ≥63 150~170℃的油炉均热2~5h，空冷 61~65 GCr9SiMn 800~840 油 ≥63 150~180℃的油炉均热2~5h，空冷 ≥62 GCr15SiMn 820~840 油 ≥63 150~180℃的油炉均热2~5h，空冷 ≥62 G20Cr2Ni4A 790~810 油 160~180℃的油炉均热6~12h，空冷 ≥58
Cr14Mo4V 800~850(预热) 1100~1120 油 500~520℃2h，空冷，回火4次 61~63
四、部分轴承钢热处理后的性能
钢 号 热 处 理 性 能
σb（MPa） Ak（J） HRC
9Cr18 860℃预热，1060~1080℃淬火加热，淬火后冷至室温，-78℃冷处理，温度回升至室温，160℃回火3h 1552 21 63
9Cr18Mo 860℃预热，1055~1065℃淬火加热，淬火后冷至室温，-78℃冷处理，温度回升至室温，160℃回火3h 1504 37 61 GCr15 850~860℃淬火加热，油冷，160℃回火2h 1617 28 61~64 GCr15A 850~860℃淬火加热，油冷，160℃回火2h 1902 26 63 GCr15SiMn 830~840℃淬火加热，油冷，160℃回火3h 1813 23 65 GCr15SiMnA 830~840℃淬火加热，油冷，160℃回火3h 1906 28 63
G20CrNiMo, 920±10℃渗碳，直接淬油（810℃），190℃回火2h 1126 31 64 810℃直接淬油，190℃回火2h 862 108 32
G20CrNi2Mo 渗碳，（880℃，油冷）+（790℃，油冷），低温回火 1631 47 63 （880℃，油冷）+（790℃，油冷），低温回火 1500 122 45
G20Cr2Ni4A 渗碳加二次高温回火（580℃6h，650℃6h）， （880℃，油冷）+（790℃，油冷），低温回火 1698 61
二次高温回火（580℃6h，650℃6h）， 1511 113 （880℃，油冷）+（790℃，油冷），低温回火 优质轴承钢的制造技术特点 时间：2010-04-19 16:29:25 来源：中国金属加工在线 作者： 轴承钢是质量要求很严格的钢类。目前对轴承钢提出的要求有：用户免加工和检查、提高质量、规格细化和提高尺寸精度等，而且，对这些要求的重要程度越来越高。为满足这些要求，JFE制钢使用了各种保证产品质量和进行精加工的设备生产轴承钢。这些设备与新开发的提高质量的技术相结合，可以生产尺寸范围宽、质量高、附加值高的热处理和热轧轴承钢。 JFE轴承钢制造技术的特点是：
1）表面质量精细加工和质量检查体系
用对钢坯进行火焰清理和将连铸坯轧制成小型圆坯的方法，均匀去除表面瑕疵、皮下夹杂物和脱碳层。对质量要求特别高的材料，实施钢坯扒皮作业高度清除缺陷。为保证小型圆坯的表面质量，用自动涡流探伤仪和磁粉探伤仪进行检查；对内部缺陷，用圆坯全断面超声波探伤仪检测内部孔隙和夹杂物。
2）轴承钢的精细制造技术和质量保证
在线材-棒材厂，在棒材轧制线上增设线材轧制线，进行联合轧制。对棒材和线材都采用4辊精轧机进行精轧，棒钢的尺寸精度在以下，用户可以省略扒皮和拉拔加工。对线材可进行自由尺寸轧制，并可以生产Φ的小尺寸线材。由于把线材已经轧制到锻造的尺寸，所以用户可以省略拔丝、热处理和表面处理工序。
3）提高钢的洁净度
近年来，JFE制钢为了提高钢的洁净度，采用了PERM（加减压精炼）、LF（炉外精炼炉）对钢的生产工艺进行了改进。PERM法是在转炉冶炼时，使氮、氢等气体溶解在钢中，然后，用RH炉（真空脱气）迅速减压，使钢中产生气体，利用这种气体捕捉并排除钢液中的夹杂物。
JFE制钢还在2008年新建LF炉，大大提高了夹杂物的去除能力。采用上述工艺和设备的效果是：与原有工艺相比，夹杂物个数预测指数减少34%、夹杂物最大直径指数减少29%、夹杂物最大直径指数分布的标准偏差减少了73%。
由于采用了具有上述特点的制造技术，JFE制钢今后将继续向用户 轴承钢资料 时间：2010-08-17 11:44:25 来源：热加工行业论坛 作者：
轴承钢全名叫滚动轴承钢，具有高的抗压强度与疲劳极限，高硬度，高耐磨性及一定韧性，淬透性好，对
硫和磷控制极严，是一种高级优质钢，可做冷做摸具钢。 比重： (一)轴承钢锻造温度 (1)始锻温度：1150(1120)终缎温度：850(800)度。 (2)锻造前清除表面缺陷，尽量预热后在快速加热。 (3)温加工时，应避免200~400度的蓝脆区。热加工时，应避免进入高温脆区(大于1250)。应尽量避免进入热脆区(800~~950度)。 今日焦点： (二)锻后热处理 (1)锻后————预先热处理(球化退火)————最终热处理(淬火+低温回火) (2)球化退火目的：降低硬度，便于加工，为淬火做准备。 球化退火过程：加热到750~~770度，保温一定时间，在缓慢冷却到600度以下空冷。 (3)各种轴承钢淬火+低温回火及硬度表 钢 号 淬火温度及淬火介质 低温回火 硬度 HRC GCr6 800~820 水或油 150~170 62~64 GCr9 800~830 水或油 150~170 62~64 GCr9SiMn 810~820 水或油 150~160 62~64 GCr15 820~846 油 150~160 62~64
GCr15 SiMn 800~840 油 150~170 62~64 (三)淬火及淬火介质 (1)淬火颜色(经验) 白色最硬而脆，黄色硬而韧，兰色软而韧。 (2) 淬火介质 A 水：一般温度不超过40度，不得有油，肥皂等杂质。 B 盐及碱的水溶液：水中加百分之5~10的盐或碱。 盐溶液冷却速度是水的十倍，硬度高而均匀，但组织应力大，有一定的锈蚀作用。温度小于60度。碱溶液(苛性纳水溶液)腐蚀性大，适应范围小。 C 油：包括机油，锭子油，变压器油，柴油等。可减小变形与开裂。不适用碳钢。油温度：在60~~80度，最高不超过100~120度。
