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基本工艺方式热成形弹簧冷成形弹簧大型弹簧热成形后+淬、回火小型弹簧冷变形或热处理强化+冷成形+低温退火弹簧钢生产工序与热处理第29页，共69页，星期日，2025年，2月5日板簧最适合形变强化：滚压、喷丸等冷变形强化都能有效地提高板簧使用寿命，如结合高温形变热处理则更好疲劳强度（MPa）板厚/mm未喷丸喷丸应力喷丸1339047080011350700850第30页，共69页，星期日，2025年，2月5日机械制造结构钢概述分类特点与合金化原则零件工艺选择概论整体强化态钢调质钢弹簧钢滚动轴承钢表面强化态钢渗碳钢氮化钢耐磨钢第31页，共69页，星期日，2025年，2月5日滚动轴承内外套圈与滚动体之间呈点或线接触，承受很大的压应力（高达1800MPa－5000MPa）和交变载荷滚动轴承钢第32页，共69页，星期日，2025年，2月5日滚动轴承钢的工作特点及性能要求工作条件高负荷→最大接触应力可高达3000~5000MPa高转速→循环周次高达每分钟数万次；高灵敏度→精度要求高→磨损、麻点→噪音失效形式接触疲劳破坏，麻点、剥落滚动轴承的作用是支撑轴，滚动轴承由内、外圈和滚动体（珠、柱、锥、针）及保持器组成第33页，共69页，星期日，2025年，2月5日性能要求高而均匀的硬度和耐磨性→足够淬透性和淬硬性（60HRC）；高接触疲劳强度→以免过早失效→保证材质、组织；一定韧度→承受冲击，以免碎裂；高的弹性极限→避免产生永久形变尺寸稳定性好→保证精度；一定耐蚀性→大气、润滑油腐蚀性能要求接触面小应力集中大易产生裂纹材质纯净、组织均匀第34页，共69页，星期日，2025年，2月5日高碳轴承钢的化学成分为了保证轴承钢有高的硬度和耐磨性，轴承钢的碳含量很高，一般为0.95%~1.15%，属于过共析钢：一部分存在于马氏体基体中以强化马氏体；另一部分形成足够数量的碳化物以获得所要求的耐磨性；过高的碳含量会增加碳化物分布的不均匀性，且易生成网状碳化物而降低其性能合金化加入Cr、Si、Mn等如GCrl5、GCrl5SiMnGCrl5成分：0.95~1.05%C，0.2~0.4%Mn，0.15~0.35%Si，≤0.02%S，≤0.027%P，1.30~1.65%Cr，≤0.1%Mo，≤0.3%Ni，≤0.25%Cu第35页，共69页，星期日，2025年，2月5日冶金质量高纯净→夹杂物要少：主要有各种氧化物（如A12O3）和硅酸盐等；危害程度依次递减：A12O3、球状不变形夹杂、铝硅酸盐轴承钢的性能要求第36页，共69页，星期日，2025年，2月5日第37页，共69页，星期日，2025年，2月5日组织均匀碳化物要细小均布，主要有三类K：K液析→结晶时枝晶偏析而存在→高温扩散退火，不允许液析严重；带状K→轧制时二次碳化物偏析→高温扩散退火；网状K→冷却时在晶界析出→控制终轧温度、冷却控制、正火第38页，共69页，星期日，2025年，2月5日滚动轴承钢的牌号及其热处理轴承钢的种类高碳铬轴承钢渗碳钢高温轴承钢第39页，共69页，星期日，2025年，2月5日高碳铬轴承钢的热处理热处理特点球化退火→为最终淬火作组织准备磨削后进行一次附加回火→稳定组织和尺寸一般采用保护气氛加热或真空加热（防止脱碳）160℃保温3h或更长回火，硬度61~66HRC要求消除Ar（残余奥氏体）→淬火后立即进行冷处理，而后立即低温回火锻（轧）→球化退火→机加工→淬火、回火→磨第40页，共69页，星期日，2025年，2月5日球化退火GCr15钢的球化退火加热温度范围为770～810℃，790℃被认为是最适宜的加热温度；加热温度过高，奥氏体中未溶碳化物量过少，奥氏体成分进一步均匀化，冷却后得到的是粗片层珠光体，或有大块聚集碳化物，这是不合格的过热组织；加热温度不足，片状珠光体溶解得不充分，奥氏体成分很不均匀，冷却过程中碳化物沿着原片层析出，或呈细小的链状特征第41页，共69页，星期日，2025年，2月5日轴承钢的最终热处理是淬火加低温回火；对GCr15钢，淬火加热温度为830℃-860℃；温度过高会引起过热，晶粒长大，使钢的韧性和疲劳强度下降，且易淬裂和变形；温度过低，则奥氏体中溶解的铬和碳的含量不够，钢淬火后硬度不足；马氏体中的碳含量在0.45%-0.5%时，轴承钢既