優質軸承鋼熱處理制造工藝

  軸承鋼是質量要求很嚴格的鋼類。目前對軸承鋼提出的要求有:用戶免加工和檢查、提高質量、規格細化和提高尺寸精度等,而且,對這些要求的重要程度越來越高。為滿足這些要求,JFE制鋼使用了各種保證產品質量和進行精加工的設備生產軸承鋼。這些設備與新開發的提高質量的技術相結合,可以生產尺寸范圍寬、質量高、附加值高的熱處理和熱軋軸承鋼。

  JFE軸承鋼制造技術的特點是:

  1)表面質量精細加工和質量檢查體系

  用對鋼坯進行火焰清理和將連鑄坯軋制成小型圓坯的方法,均勻去除表面瑕疵、皮下夾雜物和脫碳層。對質量要求特別高的材料,實施鋼坯扒皮作業高度清除缺陷。為保證小型圓坯的表面質量,用自動渦流探傷儀和磁粉探傷儀進行檢查;對內部缺陷,用圓坯全斷面超聲波探傷儀檢測內部孔隙和夾雜物。

  2)軸承鋼的精細制造技術和質量保證

  在線材-棒材廠,在棒材軋制線上增設線材軋制線,進行聯合軋制。對棒材和線材都采用4輥精軋機進行精軋,棒鋼的尺寸精度在0.01mm以下,用戶可以省略扒皮和拉拔加工。對線材可進行自由尺寸軋制,并可以生產Φ4.2mm的小尺寸線材。由于把線材已經軋制到鍛造的尺寸,所以用戶可以省略拔絲、熱處理和表面處理工序。

  3)提高鋼的潔凈度

  近年來,JFE制鋼為了提高鋼的潔凈度,采用了PERM(加減壓精煉)、LF(爐外精煉爐)對鋼的生產工藝進行了改進。PERM法是在轉爐冶煉時,使氮、氫等氣體溶解在鋼中,然后,用RH爐(真空脫氣)迅速減壓,使鋼中產生氣體,利用這種氣體捕捉并排除鋼液中的夾雜物。

  JFE制鋼還在2008年新建LF爐,大大提高了夾雜物的去除能力。采用上述工藝和設備的效果是:與原有工藝相比,夾雜物個數預測指數減少34%、夾雜物最大直徑指數減少29%、夾雜物最大直徑指數分布的標準偏差減少了73%。

軸承鋼熱處理工藝包括正火、退火等預先熱處理和最終熱處理兩個主要環節。

(1)預先熱處理

   ①正火:鉻軸承鋼正火工藝,工件透熱后保溫40~60min,冷卻需要較快,正火之后立即轉為球化退火。

   ②球化退火:GCr15鉻軸承鋼常采用等溫球化退火工藝,790℃被認為是最佳的球化加熱溫度。退火前需加熱到900~920℃,保溫2/3~1h后正火。

   保溫時間隨工件大小、加熱爐的均勻性、裝爐方法及裝爐量、退火前的原始組織均勻性而定。

   低溫球化退火主要適用于冷沖球、冷擠壓套圈的再結晶退火。

   普通球化退火、等溫球化退火主要適用于鍛造套圈、熱沖球以及橫鍛球的退火。鉻軸承鋼球化退火工藝。

   (2)最終熱處理

   ①軸承零件:一般采用淬火和低溫回火,其目的是提高鋼的強度、硬度、耐磨性與抗疲勞性能。GCr15鋼淬火溫度在820~860℃,油淬臨界直徑為25mm。一般采用油冷淬火。加熱保溫時間比合金工具鋼長,鹽浴加熱系數取值0.8~1.5min/mm。空氣爐加熱系數1.5~2min/mm。

   160℃±10℃的低溫回火,回火時間一般為2~4h。

   精密軸承零件為穩定尺寸,淬火后應進行-60~80℃冷處理,保溫時間為2~4h,冷處理后零件恢復到室溫,在4h內進行回火,以防止零件開裂。

   低溫回火時未能完全消除的殘留應力在磨削加工后會重新分布。這兩種應力會導致零件尺寸發生變化,甚至會產生龜裂。為此,應再進行一次補充回火,回火溫度為120~160℃,保溫5~10h或更長。

   ②工模具GCr15熱處理:由于此鋼容易產生白點缺陷,大型工模具熱處理容易開裂,采用緩慢加熱或690℃長時間(大于5h)分段等溫可以降低開裂概率,奧氏體化溫度選擇810℃±10℃,保溫系數a=1.6~0.9min/mm。大于60mm直徑的工件需要水油雙液淬火。

   對于GCr15工模具鋼而言,要多次回火,充分消除殘余應力,減少殘余奧氏體量,減少開裂現象,預防工件使用過程中產生表面龜裂。

 

 

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