滚动轴承零件的热处理(必学)
滚动轴承零件的热处理
品种之多,至今已有6万多个,结构上一般为外套,内套,滚动体,保持架和润滑油等组成.滚动轴承多数为高载荷(球轴承的接触应力达4900MPa,滚柱轴承接触应力达2940MPa)下运行,在套圈和滚动体接触面上承受交应力,高转速(d/V值2.5X106mm.r/min).长寿寿命条件下服役.其失效的主要形式是疲劳剥落,磨损,断裂等.因此,要求滚动轴承用钢应具有:高的硬度,高的搞疲劳性能,高的耐磨性,一定的韧性,良好的尺寸稳定性和冷热加工性能等.最终表面为使用寿命长和高的可靠性.
通常套圈和滚动体均采用高碳铬轴承钢,长期实践证明,它是制造滚动轴承的最佳钢种,GCR15钢占滚动轴承用量90%以上.在外套带安装挡边和高冲击载荷下,工作的滚动轴承采用合金渗碳钢,它主要含有铬镍钼等元素.渗碳钢在表面层深度范围内渗碳,形成表面硬化层,而中心部硬度低,形成表面高硬度而心部具有高的韧性,适用于承受冲击载荷条件轴承,如轧机轴承等.
钢中非金属夹杂,易形成早期疲劳剥落,所以高纯度轴承钢(真空感应+真空自耗冶炼),制造高可靠性,长寿命,高精度轴承,如航空发动机主轴轴承,高精度陀螺轴承和高精密(P2,P4级)机床主轴轴承等.对于在化工,航空,原子能,食品,仪器,仪表等现代工业所用滚动轴承还需具有耐腐蚀,耐低温(-253度),耐高渐,搞辐射和防磁等特性.因此,滚动轴承用材料种类较多,常用滚动轴承钢与合金及应用范围见表4-1 表4-1 常用滚动轴承用钢与合金及应用范围
类别统一数
字代号
牌号
材料规格供
应状态
应用范围
最高工作温
度
采用标准
高碳铬轴承钢B0004
GCr4
圆钢,热轧或
锻制,不退火
它适用于套圈壁厚>14mm,用
TSH表面淬火后可获得最佳强韧
化效果,表面硬度为60-64HRC,中
心硬度为35-45HRC,晶粒细化,表
面呈压应力
应用于承受冲击载荷工况条件
下的轴承,如铁路轴承,大型转盘
轴承,轧机轴承等.
轴承工作温
度<120
GB/T18254-
2000
B00150
GCr15
圆钢,管,钢丝
(盘元)带热
轧,锻制,退
火,不退火,冷
拉(银亮)圆
钢,盘元均为
退火材
它适用于通常工作条件套圈和
滚动体,在轴承生产中用量达
95%以上,套圈壁厚<25mm,滚子
直径<32 mm,钢球直径<50 mm
轴承工作温
度-60~120
当超过该温
度时,需经
特殊热处理
(S0,S1,S2,S3
,S4等)
GB/T18254-
2000
GB/T18579-
2001 HGCr15
圆钢,管,钢丝
(盘元)带热
轧,锻制,退
火,不退火,冷
拉(银亮)圆
钢,盘元均为
退火材
它适用于航空发动机主轴轴承,
陀螺仪表长寿命,高可靠性轴承,
采用VIM+VAR双真空冶炼,钢中
氧含量<9X10-6
轴承工作温
度-60~120
当超过该温
度时,需经
特殊热处理
(S0,S1,S2,S3
,S4等)
YB/T4107-2
000 ZGCr15 冷拉材
货车,客车轴承用滚子,采用电渣
重熔冶炼
轴承工作温
度-60~120
当超过该温
度时,需经
YB/T4101-1
998
特殊热处理(S0,S1,S2,S3
,S4等)
B01150 B03150 GCr15SiMn
GCr15SiMo
圆钢,热轧或
锻制,不退火
它适用于大型轴承套圈和滚子,
GCr15SiMn套圈壁厚>25mm,滚
子直径>32 mm, GCr15SiMo套圈
壁厚>50mm,滚子直径>55
mm<2m(套)
轴承工作温
度-60~120
当超过该温
度时,需经
特殊热处理
(S0,S1,S2,S3
,S4等)
GB/T18254-
2000
B02180 GCr18Mo 圆钢,热轧或
锻制,不退火
Φ80-120mm
它适用于制造准高速铁路客车
轴轴箱轴承内外套圈,采用电渣
重熔钢
时速>120~<200km/h
-60~150
JB/T3010-2
000
渗碳轴承钢A30202 G20CrMoA
圆钢热轧,锻
制,退火钢板
它用于制造叉车门架用滚轮,链
轮轴承外圈,外球面轴承用紧定
镙钉,连杆支承用滚针和保持架
组件,特殊用途冲压保持架和冲
压滚针轴承外套等
<100
GB3203-198
2
GB/T3077-1
999 G20CrNi2MoA
圆钢Φ
80-130mm热
轧不退火
它适用于制造铁路货车轴轴箱
轴承内外套圈,采用电渣重熔钢
时速>100 km/h
-60~100
YB/T4100-1
998
G20Cr2Ni4A
G10CrNi3MoA
圆钢,轴承毛
坯
它适用于制造高冲击载荷轴承,
如轧机用四列圆柱,圆锥滚子轴
承等
<100
GB3203-198
2 16CrNi4MoA
圆钢热轧不
退火
它适用于制造带安装法兰挡边
特殊结构轴承套圈,如航空发动
机轴承内外套等.
<100
BTXE201-20
05
A20202
A26202
20Cr
20CrMnTi
圆钢Φ
<60mm热轧
不退火
它用于制造汽车万向节十字轴<100
GB/T3077-1
999
U21152 15Mn 圆钢
它用于制造汽车万向节轴承外
套
<100
GB/T699-19
99
U20082
U20102
08
10
钢板
钢带
它用于制造冲压保持架,冲压滚
针外套
<100
GB13237-19
91
GB/T3078-1
994
GB/T699-19
99
4.4.2冲压滚针套等零件的热处理
用08,10,15CrMo,20CrMo钢制冲压成HK型,BK型滚针套,垫圈,保持架和罩等.该类零件要求具有一定强度,较好耐磨性.因此对零件表面需进行表面硬化,如碳氮共渗,渗碳和氮碳共渗等.
4.4.2.1冲压滚针套的C-N共渗热处理
1.冲压滚针套碳氮共渗(或渗碳)直接淬火并回火后的表面硬度和心部硬度按表4-81的规定执行.
表4-81碳氮共渗(或渗碳)直接淬火并回火后的表面硬度和心部硬度
产品类型钢种
硬度HV
淬火回火
表面硬度表面硬度心部硬度
保持架碳素结构钢>713 380~650 140~380 合金结构钢>713 420~620 270~350
冲压外圈碳素结构钢>766 664~856 140~450 合金结构钢>766 664~856 270~450
注:如用户对心部硬度无要求,生产厂家可不检查心部硬度.如用户对硬化层深度未提出要求,可按表4-82碳氮共渗(或渗碳)总硬化层深度执行.
2.硬化层深度,保持架和冲压外圈的硬化层深度应符合产品图样的规定
产品类型最小壁厚/mm
总硬化层深度/mm
碳素结构钢合金结构钢
保持架
<0.5 0.02~0.07 0.05~0.12 0.5~1.0 0.02~0.15 0.07~0.15 >1.0 0.02~0.15 0.08~0.20
冲压外圈
<0.5 0.10~0.18 0.5~1.0 0.15~0.25 >1.0 0.18~0.30
显微硬度或显微组织没有明显变化的那一层为硬化层距离)
冲压外圈的硬化层深度以有效硬化层深度为准(有效硬化层深度:应从表面垂直测量到550HV处为准) 3.显微组织,滚动轴承零件碳氮共渗后的显微组织应为含氮马氏体,碳氮化合物及残留奥氏体,按JB/T7363标准级别图评定(图1,图2为合格,不允许有图3的1级,2级黑色组织存在).渗碳后的显微组织应为细针状马氏体,分散细小的碳化物以及少量残留奥氏体为佳.参照JB/T7363标准级别评定.
4.直径变动量.碳氮共渗(或渗碳)后轴承保持架和冲压外圈的直径变动量,按表4-83执行
零件外径直径变动量
<25 <0.02
25~50 <0.03
>50 <0.05