我國軸承零件熱處理現狀及對策

2009-08-06

作者：洛陽軸承研究所劉耀中

　　隨著主機的高速化、輕量化，軸承的工作條件更加苛刻，對軸承的性能要求越來越高，如更小的體積、更輕的質量、更大的承載容量、更高的壽命和可靠性等。其中，國產軸承的壽命和可靠性成為近年來越來越突出的問題，開發熱處理新技術、提高熱處理質量一直是國內外軸承生產企業及相關企事業單位關注的課題。本文對近年來來年熱處理技術的進展進行綜述，以期對我國的軸承行業相關人員有所借鑒。
　　 1. 高碳鉻軸承鋼的退火
　　高碳鉻軸承鋼的理想退火組織是鐵素體基體上分布著細、小、勻、圓的碳化物顆粒的組織，為以后的冷加工及Z終的淬回火作組織準備。目前，除少數企業使用周期式設備外，普遍使用的是無保護氣氛的單通道推桿式等溫退火爐。退火的組織和硬度控制已比較成熟可靠，可較容易地把退火組織控制在JB1255標準中的2～3級或細點組織。存在的問題是能耗偏高、退火后氧化脫碳嚴重。近年來，從節能的角度出發，開發了油電復合加熱等溫退火爐、雙室首尾并置（水平或上下）的等溫退火爐，節能效果顯著，應大力推廣；同時，隨著毛坯精密成形工藝和設備的出現，開始采用氮基保護氣氛等溫退火爐，以減少退火過程中的氧化脫碳，降低原材料的消耗和機加工成本。
　　2. 高碳鉻軸承鋼的馬氏體淬回火
　　常規的高碳鉻軸承鋼馬氏體淬回火工藝的發展主要分3個方面：一是開展淬回火工藝參數對組織和性能影響的基礎性研究，如淬回火過程中的組織轉變、殘余奧氏體的分解、淬回火后的韌性與疲勞性能等；二是淬回火的工藝性能的研究，如淬火條件對尺寸和變形的影響、尺寸穩定性等；三是取締氧化或保護氣氛加熱，推廣可控氣氛加熱。　
　　2.1 組織與性能
　　常規馬氏體淬火后的組織為馬氏體、殘余奧氏體和未溶（殘留）碳化物組成。軸承鋼淬火后馬氏體基體含碳量為0.55%左右，組織形態一般為板條和片狀馬氏體的混合組織，或稱介于二者之間的中間形態—棗核狀馬氏體，軸承行業上所謂的隱晶馬氏體、結晶馬氏體；其亞結構主要為位錯纏結以及少量的孿晶。隨淬火溫度升高或保溫時間延長，組織形態逐步由隱晶→結晶→細小針狀過度。一般淬火后的正常組織為隱晶+結晶+細小針狀馬氏體的混合物。一旦出現大量明顯的針狀馬氏體，則組織為不合格組織，應設法避免。
　　關于淬回火對性能的影響，國內外也進行了大量研究。洛陽軸承研究所在20世紀80年代開展了“GCr15鋼熱處理工藝的研究”。研究結果表明：淬火加熱為835~865℃、回火為150~180℃