滚动轴承零件材料及热处理工艺.ppt

滚动轴承零件材料及热处理工艺 讲义内容: 第一部分滚动轴承零件的材料 第二部分铬轴承钢轴承零件的热处理 第三部分渗碳钢轴承零件的热处理 第四部分简述轴承零件热处理的加工设备 第一部分滚动轴承零件的材料 滚动轴承是广泛应用于各类机械中的重要基础件,其品种和规格有数万种之多。滚动轴承由内、外套圈、滚动体和保持架四部分组成。滚动轴承及其零件绝大多数由钢制成，滚动轴承用钢通常是高碳铬轴承钢和渗碳钢。随着近代科学技术的发展和滚动轴承使用量日益增加，对轴承的要求越来越高，如高精度、长寿命及高可靠性等，对于一些特殊用途轴承，还要求轴承材料具有耐高温、抗腐蚀、无磁性、超高温、抗辐射等性能。所以轴承材料还包括合金材料、有色金属、和非金属材料。 一、滚动轴承对材料的基本性能要求 由于使用滚动轴承的机械及工作环境千差万别。滚动轴承零件(套圈和滚动体)要在拉伸、冲击、压缩、弯曲、剪切等交变复杂应力状态下长期工作。一般情况下，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。所以就要求滚动轴承应具有高的抗塑性变形能力，少的摩擦磨损，良好的旋转精度，良好的尺寸精度和稳定性，以及长的接触疲劳寿命。而且其中很多性能是有材料和热处理工艺共同决定的。因此要求制造滚动轴承零件的材料经过后工序的热处理后具有下列性能： ⒈高的接触疲劳强度 滚动体在轴承内外圈的滚道间滚动时，接触部分承受周期负荷，多数每分钟可达数万次。在周期负荷的作用下，表层发生疲劳破坏，即出现龟裂剥落。开始出现剥落后的轴承噪音、振动要增大，工作温度不断上升，以致最后不能使用。接触疲劳破坏是轴承正常破坏的主要特征。 ⒉高的耐磨性 滚动轴承工作时，除了发生滚动摩擦外，在滚动体与套圈的滚动接触面；滚动体与保持架兜孔的接触面；保持架引导和套圈挡边引导的接面；滚子端面和套圈挡边的接触面，都会发生滑动摩擦。 滚动轴承工作时，轴承零件产生摩擦是不可避免的。若轴承材料的耐磨性差，轴承便会过早出现磨损，造成轴承精度丧失，振动增加。旋转精度下降，降低轴承寿命。 ⒊高的弹性极限 滚动轴承工作时，滚动体与内、外套圈的接触面积很小，但承受负荷大。为了防止在高负荷作用下发生过大的塑性变形，以致破坏轴承的精度和引起表面裂纹，所以要求轴承材料具有高的弹性极限。  ⒋适宜的硬度 硬度是滚动轴承的重要指标之一。它与材料接触疲劳强度、耐磨性、弹性极限有着密切的关系，直接影响滚动轴承的寿命。滚动轴承用钢的硬度要适宜，过大或过小都将影响使用寿命因此硬度是轴承质量的关键指标之一。 ⒌一定的韧性 很多轴承在使用时承受冲出负荷，尤其是轧钢机上使用的压下轴承。因此要求轴承钢具有一定的韧性，以保证轴承不因承受冲出负荷而破坏。对于承受较大冲击载荷的轴承如轧机轴承铁路轴承等要求材料具有相对较高的冲击韧性和断裂韧性，这些轴承有的用贝氏体淬火热处理工艺，有的用渗碳钢材料，就是为了保证这些轴承具有较好的冲击韧性。 6.良好的尺寸稳定性 滚动轴承系精密的机械零件，其精度是以微米为计算单位的。在长期的保存和使用中，因内在组织发生变化或应力变化会引起尺寸发生变化，导致轴承丧失精度。这就要求轴承用钢应具有较好的尺寸稳定性。 7.一定的防锈性能 滚动轴承的生产工序繁多，周期长，而成品亦需长期存放，故要求制造轴承用钢应具有一定的防锈性能，以便轴承零件在生产流程中和轴承保存期间不致锈蚀。 8.良好的工艺性能 轴承生产过程中，要经过很多道冷、热加工工序。要求轴承应具有良好的工艺性能，如：冷、热成型性能；切削性能；磨削性能；热处理性能等，以便适应大批量、高效率、高质量的生产需要。 另外对于特殊工作条件下使用的轴承，对其用钢还必须提出相应的特殊性能要求如耐高温性能、抗腐蚀性能等等。 二、滚动轴承常用材料和性能 目前滚动轴承套圈和滚动体常用的钢种有高碳铬轴承钢，渗碳轴承钢、耐腐蚀轴承钢、高温轴承钢、防磁轴承钢和中碳合金钢。我国生产的铬轴承钢牌号及其化学成份见下表。