Sulli小蘇：今天詳細(xì)介紹下軸承的熱處理工藝。軸承材料的好壞直接影響軸承的性能，而各加工工藝的合理性、先進(jìn)性與穩(wěn)定性也會(huì)影響軸承的使用壽命。其中影響成品軸承質(zhì)量的熱處理技術(shù)與軸承的失效有更直接的關(guān)系。
軸承選用材料與軸承熱處理技術(shù)
軸承是目前機(jī)械設(shè)備中比較重要的零部件，軸承的主要功能就是支撐機(jī)械的旋轉(zhuǎn)體降低機(jī)械在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦系數(shù)，并且保證其回轉(zhuǎn)的精度。軸承可分為兩種，一種是滾動(dòng)軸承，一種是滑動(dòng)軸承。每一種類(lèi)型的軸承都有其特定的功能等，要更好地使用軸承就要了解更多的軸承知識(shí)。
軸承材料的好壞直接影響軸承的性能，而各加工工藝的合理性、先進(jìn)性與穩(wěn)定性也會(huì)影響軸承的使用壽命。其中影響成品軸承質(zhì)量的熱處理技術(shù)與軸承的失效有更直接的關(guān)系。
軸承材料選用
選擇軸承材料應(yīng)依據(jù)其使用工況，包括受力情況、環(huán)境溫度和介質(zhì)等方面。
工件承受應(yīng)力大小類(lèi)型是選擇材料的主要因素，正常情況下可分為：①低載荷、低沖擊；②中等載荷、低沖擊；③重載荷、中等沖擊；④重載荷、高沖擊。環(huán)境溫度分為常溫、低溫和高溫；高溫以500C為極限，低溫以-100*C為極限。
介質(zhì)可分為非腐蝕介質(zhì)和腐蝕介質(zhì)；空氣、潤(rùn)滑劑和淡水可按非腐蝕介質(zhì)考慮，這里腐蝕介質(zhì)包括工業(yè)廢水、海洋氣氛、稀強(qiáng)酸、弱酸、堿、非鹵鹽和氧化性酸等。
軸承選用材料與軸承熱處理技術(shù)
一般無(wú)沖擊載荷情況下，低載荷且非重要軸承可選用碳素軸承鋼，重載則須選用高碳鉻軸承鋼和高碳鉻不銹軸承鋼。
沖擊載荷大時(shí)，應(yīng)選擇滲碳鋼，滲碳鋼內(nèi)韌外硬，適用承受沖擊載荷。
低溫用鋼可選用奧氏體不銹鋼，其耐低溫可達(dá)-100C以下，其耐磨性可以通過(guò)表面滲氮來(lái)解決。
滲碳淬火容易造成變形，精密齒輪只好通過(guò)表面滲氮來(lái)提高其硬度，所以選擇滲氮鋼。高碳鉻不銹軸承鋼除了耐腐蝕性好，其耐高溫性能也不錯(cuò)，至少可達(dá)500C以上。制造大尺寸軸承，熱處理造成的尺寸變形成了主要問(wèn)題，熱處理后再進(jìn)行機(jī)加又難以實(shí)現(xiàn)，所以只好選用中碳合金軸承鋼，先調(diào)質(zhì)后機(jī)加，機(jī)加后不再進(jìn)行熱處理。
軸承選用材料與軸承熱處理技術(shù)
軸承選用材料與軸承熱處理技術(shù)
熱處理
為了改變金屬的各種機(jī)械、物理、化學(xué)性能及金屬的冷、熱加工性能，使之能夠滿足設(shè)計(jì)需要的用途，對(duì)金屬進(jìn)行加熱，并達(dá)到一定的溫度后，在該溫度停留一段時(shí)間，然后在某種冷卻介質(zhì)中以一定的冷卻速度冷下來(lái)。不同的溫度狀況、不同含碳量，金屬的金相組織是不同的。
熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個(gè)過(guò)程，有時(shí)只有加熱和冷卻兩個(gè)過(guò)程。這些過(guò)程互相銜接，不可間斷。
加熱：加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝參數(shù)之一，選擇和控制加熱溫度，是保證熱處理質(zhì)量的主要問(wèn)題。
冷卻：冷卻是熱處理工藝過(guò)程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。
軸承選用材料與軸承熱處理技術(shù)
四種軸承的熱處理方法
1、精密熱處理
對(duì)于精密熱處理來(lái)說(shuō)有兩種含義：一種是根據(jù)零件的使用要求、材料、結(jié)構(gòu)尺寸，利用物理冶金的知識(shí)以及先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬檢測(cè)技術(shù)，優(yōu)化其工藝參數(shù)，達(dá)到所需要的性能或者最大的發(fā)揮其潛力；另一種是充分保證優(yōu)化工藝的穩(wěn)定性，使產(chǎn)品熱處理畸變?yōu)榱阋约爱a(chǎn)品質(zhì)量分散度很小或者為零，減少磨削留量提高生產(chǎn)效率，節(jié)約材料。
實(shí)現(xiàn)精密熱處理必須有良好的爐溫均勻性、控溫準(zhǔn)確性，以及淬火劑良好的冷卻性和穩(wěn)定性。實(shí)現(xiàn)軸承的精密熱處理可以走整體淬火和感應(yīng)淬火兩條路。
2、節(jié)能熱處理
科學(xué)的能源管理和生產(chǎn)是能源有效利用最大因素，建立專(zhuān)業(yè)的熱處理廠來(lái)保證滿負(fù)荷生產(chǎn)、充分發(fā)揮設(shè)備的能力是科學(xué)管理的選擇。在熱處理能源結(jié)構(gòu)方面，需要優(yōu)先選擇一次能源。
選用新型的保溫材料以提高熱處理裝備的能源利用率；優(yōu)化熱處理工藝，提高工藝產(chǎn)量，充分發(fā)揮設(shè)備的能力。現(xiàn)階段各軸承廠家都在做這方面的試驗(yàn)，例如充分利用廢熱、余熱，有些廠家已利用鍛造余熱進(jìn)行軸承零件的球化退火；下貝氏體淬火工藝在一定程度上、一定范圍內(nèi)，用較短的貝氏體淬火工藝替代了周期長(zhǎng)、耗能大的滲碳工藝。
軸承選用材料與軸承熱處理技術(shù)
3、清潔熱處理
熱處理生產(chǎn)時(shí)所形成的廢氣、廢水、廢鹽、粉塵、電輻射以及噪聲等都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。為了減少S02、C0、CO2、煤渣以及粉塵的排放，現(xiàn)在已經(jīng)基本使用煤作燃料，重油的使用也減少，輕油比較多，天然氣仍是比較理想的燃料。解決熱處理的環(huán)境污染問(wèn)題，實(shí)行清潔熱處理（或稱(chēng)綠色環(huán)保熱處理）是熱處理技術(shù)發(fā)展的方向之一。這對(duì)于熱處理的氣氛、淬火油和清洗設(shè)備都提出了高要求。
4、少無(wú)氧化熱處理
以采用保護(hù)氣氛加熱代替氧化氣氛加熱到精確控制碳勢(shì)、氮?jiǎng)莸目煽貧夥占訜幔瑹崽幚碇罅慵男阅軙?huì)得到提高，熱處理缺陷比如氧化、裂紋、脫碳等會(huì)減少，熱處理后精加工的留量會(huì)減少，可以有效提高材料的利用率以及機(jī)加工效率。真空加熱氣淬、真空或低壓滲碳、滲氮、氮碳共滲及滲硼等可明顯地改善工件質(zhì)量，減少畸變，提高壽命。
軸承選用材料與軸承熱處理技術(shù)
熱處理過(guò)程中容易產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷
·過(guò)熱和過(guò)燒是金屬材料加工及熱處理時(shí)的常見(jiàn)缺陷，過(guò)熱和過(guò)燒會(huì)明顯降低鋼的力學(xué)性能，甚至使零件報(bào)廢。
·鋼在鍛造時(shí)終鍛溫度偏高，或者是淬火前冷拔管硬料，在淬火時(shí)如果不注意調(diào)節(jié)加熱溫度，很容易造成工件在合理硬度內(nèi)卻容易炸料"現(xiàn)象。
·在氧化性介質(zhì)中加熱時(shí)常常引起鋼件表面脫碳，從而降低了表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度等。
·水蒸氣、二氧化碳、氫氣對(duì)加熱中的鋼件具有脫碳作用。
·甲烷、丙烷是強(qiáng)烈增碳性氣體。在加熱氣氛中通入丙烷，可減少其中水蒸氣和二氧化碳的含量，提高爐內(nèi)碳勢(shì)。
軸承選用材料與軸承熱處理技術(shù)
熱處理裝備
1. 淬回火設(shè)備
隨著20世紀(jì)90年代我國(guó)民營(yíng)企業(yè)對(duì)馬弗式（托輥式）網(wǎng)帶爐、鑄鏈爐和和推桿爐等保護(hù)氣氛爐型的仿制、技術(shù)消化、局部更新等。國(guó)內(nèi)熱處理設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)迅速提高，到2000年以后，國(guó)內(nèi)熱處理設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)已基本成熟，基本達(dá)到軸承生產(chǎn)需要。近年來(lái)，保護(hù)氣氛設(shè)備大量普及，加上變壓吸附、膜制氮技術(shù)成熟，基本形成以托輥式網(wǎng)帶爐為主流，配合氮基保護(hù)氣氛的中小型汽車(chē)軸承熱處理淬回火生產(chǎn)模式，其主要優(yōu)點(diǎn)為生產(chǎn)效率高，能耗低。對(duì)于大型汽車(chē)軸承，較多采用的是輥棒爐、多用爐和轉(zhuǎn)底爐。原來(lái)的老式陳舊設(shè)備如箱式爐、鹽浴爐、鼓型爐和仿蘇K式空氣加熱爐已基本淘汰。
2. 退火設(shè)備
保護(hù)氣氛退火能耗低，退火后可實(shí)現(xiàn)少、無(wú)氧化，對(duì)提高軸承零件的材料利用率有重大的保障作用。由于目前國(guó)內(nèi)精鍛技術(shù)在軸承生產(chǎn)中很少使用，限制了保護(hù)氣氛退火的推廣。從長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，精鍛技術(shù)+保護(hù)氣氛退火的節(jié)能節(jié)材工藝流程，是今后軸承退火的發(fā)展方向。
軸承選用材料與軸承熱處理技術(shù)
3. 從保護(hù)氣氛向可控氣氛過(guò)渡
"少無(wú)氧化加熱"具有能耗低、熱處理質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)，這點(diǎn)已充分被軸承生產(chǎn)廠家還只停留在"保護(hù)氣氛"的"少氧化"加熱，采用99.8％以上氮?dú)?甲醇或只通入甲醇作為保護(hù)氣氛，爐內(nèi)碳勢(shì)不控制，熱處理后零件有少量脫碳層，基本可以滿足磨削要求。但在倒角、油溝等不磨削位置仍有殘留脫碳層，特別對(duì)滾動(dòng)體的使用壽命還是有一定的影響。目前國(guó)外先進(jìn)企業(yè)已全面推廣"可控氣氛"的"無(wú)氧化"加熱，采用高純氮?dú)?丙烷，爐內(nèi)碳勢(shì)可控制，保證爐內(nèi)氣氛的碳勢(shì)與加工零件含碳量基本一致，確保加工零件無(wú)氧化。
4. 單線計(jì)算機(jī)控制向集中計(jì)算機(jī)控制過(guò)渡
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及，汽車(chē)軸承熱處理設(shè)備已可基本實(shí)現(xiàn)單條生產(chǎn)線的計(jì)算機(jī)控制，對(duì)熱處理過(guò)程參數(shù)的精確控制有很大的保障作用。
在我們采用計(jì)算機(jī)控制后，生產(chǎn)效率與國(guó)外先進(jìn)企業(yè)相比仍有較大差距，操作工人偏多，人均勞務(wù)收入低，是國(guó)內(nèi)熱處理企業(yè)的現(xiàn)狀。國(guó)外上十條熱處理生產(chǎn)線只需要幾個(gè)人操作，我們要幾十人甚至上百人。究其原因，是因?yàn)槲覀冎蛔龅絾螚l計(jì)算機(jī)控制，未做到集中計(jì)算機(jī)控制。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)熱處理車(chē)間的集中控制是各龐大的系統(tǒng)過(guò)程，需要熱前各工序的先期優(yōu)化，還需要徹底解決熱處理零件變形這一難題。但這畢竟是我們努力方向。
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