1、郭長建郭長建 目錄目錄 目目 錄錄 常用材料分類金屬材料、非金屬材料及復合材料金屬材料：黑色金屬和有色金屬黑色金屬：純鐵、鋼、鑄鐵有色金屬：銅及銅合金、鋁及鋁合金、鈦及鈦合金、鎂及鎂合金等鋼：碳鋼和合金鋼鑄鐵：灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵 常用材料分類習慣上，把含碳量2.11%，或者0.0218%的歸類于鑄鐵或純鐵； 含碳量2.11%歸類為鋼按照鋼的品質分類： 普通鋼（P 0.045%，S 0.055%） 優質鋼（P 0.035%，S 0.035%） 高級優質鋼（P 0.035%，S 0.030%）按化學成份分類： 碳素鋼 低碳鋼C 0.25%，中碳鋼0.25% C 0.60%，高碳鋼C 0.6

2、% 合金鋼 低合金鋼5%，中合金鋼5% C 10%，高合金鋼 10% 套圈常用材料及基本要求 套圈常用材料及基本要求1、軸承鋼潔凈度 a、純潔度的表征：O、夾雜物水平、Ti O：上世紀大于20PPM，目前國內水平616PPM，目前國外 最好水平小于8PPM 夾雜物類型：A、B、C、D Ti：上世紀SKF公司50PPM，本世紀初控制30PPM b、夾雜物的危害：夾雜物與基體交界處產生微裂紋，脆性剝落，破壞 鋼的連續性并產生應力集中。 c、夾雜物來源：爐體耐火材料及爐渣；未能排出脫氧產物及析出 的脫氧產物 套圈常用材料及基本要求2、材料的均勻性化學成分均勻性：合金元素均勻性，C、S、P微觀及宏觀偏

3、析；碳化物的均勻性：碳化物顆粒大小、間距、形態分布（碳化物網狀、 碳化物液析、碳化物帶狀） 不均勻形的危害（一些試驗結果）： a、碳化物液析的危害相當與脆性夾雜物； b、當碳化物帶狀大于3級時，可使軸承壽命降低1/3； c、碳化物網狀升高1級，可使軸承降低1/3； d、碳化物顆粒影響軸承壽命，碳化物平均粒度為0.56um比1um的疲 勞壽命提高2.5倍。 套圈常用材料及基本要求常用軸承鋼國內外牌號對比 套圈常用材料及基本要求 四、國內較知名軸承鋼廠 1、寶鋼集團特殊鋼分公司（上鋼五廠） 主要生產GCr15、52100、9Cr18、9Cr18Mo、Cr4Mo4v、 20CrMo、20CrNiMo

4、及其它特殊鋼 有模鑄鋼材和連鑄鋼材 2、江陰興澄鋼廠 主要生產GCr15、SKF3、100Cr6、SUJ2及其它特殊鋼 僅有連鑄鋼材 3、東北特鋼 主要生產GC15、SKF3、52100等其它特殊鋼材 有模鑄鋼材和連鑄鋼材 4、其它。西寧特鋼、大冶特鋼、無錫鋼廠、長城特鋼等五、人本集團目前常用軸承鋼GCr15、CU1、CU2、CU3、CU4、SKF3、100Cr6、52100、RB52100 思 考 題1、你公司所有零件都用到哪些金屬材料？具體牌號能說出來嗎？2、什么是鋼和什么是鐵？舉例說明。3、GCr15鋼含碳量在什么范圍？軸承鋼質量好壞主要從哪兩大類進行評價？4、人本目前有哪幾個等級的GC

5、r15鋼？你公司主要用哪個或哪幾個等級的材料？5、國內常用軸承鋼鋼廠有哪幾家？ 熱處理基本工藝介紹熱處理定義： 為了改變金屬的各種機械、物理、化學性能及金屬的冷、熱加工性能，使之能夠滿足設計需要的用途，對金屬進行加熱，并達到一定的溫度后，在該溫度停留一段時間，然后在某種冷卻介質中以一定的冷卻速度冷下來。 不同的溫度狀況、不同含碳量，金屬的金相組織是不同的。 熱處理基本工藝介紹常用熱處理工藝： 正火（一般正火、高溫正火） 退火（去應力退火、再結晶退火、球化退火） 淬火（不完全奧氏體化） 回火（低溫回火、中溫回火、高溫回火）上料區上料區冷卻油槽冷卻油槽淬火爐淬火爐回火爐回火爐輸送帶輸送帶清洗機清洗

6、機 熱處理基本工藝介紹鋼熱處理常見相：鐵素體鐵素體Fe，體心立方晶體。鐵素體的塑性很高，屈服強度很低，非常容易塑性變形鐵素體的硬度： HV200 彩色腐蝕鐵素體 晶體模型 黑白腐蝕鐵素體 熱處理基本工藝介紹鋼熱處理常見相：奧氏體奧氏體Fe，高溫下C溶于鐵素體中的固溶體，面心立方晶體。奧氏體具有較高的塑性，屈服強度低，很容易塑性變形奧氏體硬度： 奧氏體 晶體模型 奧氏體晶粒度 熱處理基本工藝介紹鋼熱處理常見相：滲碳體滲碳體Fe3C,鐵原子和碳原子構成的化合物（碳化物），正火晶系。滲碳體的硬度很高，強度很大，顯脆性。一次滲碳體是殘留化合物，是鋼加熱進行奧氏體化時，未完全融化的碳化物；二次滲碳體是析

7、出碳化物，是鋼在完成奧氏體化后，冷卻過程中從奧氏體中析出的碳化物。 片狀 粒狀 熱處理基本工藝介紹鋼熱處理常見相：馬氏體馬氏體C在Fe中的過飽和固溶體，體心正方晶體。馬氏體最主要的特征就是高硬度、高強度，其硬度隨著馬氏體中碳含量的增加而升高，當碳含量達到0.6%時，淬火鋼的硬度接近最大值，但塑性和韌性卻明顯下降 板條馬氏體 針狀馬氏體 軸承熱處理工藝介紹軸承鋼正火：1)消除網狀碳化物 網狀碳化物是由于停軋或停鍛溫度過高、冷卻過慢而使碳化物沿奧氏體境界析出所致，降低軸承的疲勞強度和沖擊韌性；2)返修退火的不合格品退火過熱產生的粗大片狀珠光體，必須先經過正火消除過熱組織后，再進行第二次退火，否則將

8、造成粗大碳化物。GCr15 890950 時間/h48升溫空冷 軸承熱處理工藝介紹軸承鋼常用正火工藝： 正火工藝的關鍵在于選擇加熱溫度和冷卻方法。由于正火的目的、正火前顯微組織中碳化物的形態以及套圈的壁厚不同，正火采用的溫度及冷卻方法也有所差異，下表作一簡介：目的目的材質材質溫度溫度930950GCr15GCr15SIMn消除不太粗消除不太粗網狀碳化物網狀碳化物或返修退火或返修退火消除粗大消除粗大網狀碳化物網狀碳化物細化組織細化組織890900880910900920910940870890 軸承熱處理工藝介紹軸承鋼退火：1) 獲得均勻分布的細粒狀珠光體為后道工序的淬火熱處理做好預準備。2)

9、把硬度降低到最有利于切削加工的范圍鍛造或熱軋后的套圈硬度一般在255340HB之間，這種硬度不利于車削。退火后硬度可以控制在170220HB（179207HB）之間，為車加工提供良好的車削加工性能。3) 消除應力消除機加工或沖壓加工時在零件中形成的剩余應力，為零件提供穩定的尺寸和精度 軸承熱處理工藝介紹軸承鋼常用退火工藝1) 低溫退火，消除內應力GCr15 670720GCr15SiMn 650720溫度/時間/h48升溫 軸承熱處理工藝介紹軸承鋼常用退火工藝2) 一般退火，球化退火，降低硬度、為淬火做準備770810溫度/時間/h26升溫1720 軸承熱處理工藝介紹軸承鋼常用退火工藝3) 等

10、溫退火，球化退火，降低硬度、為淬火做準備升溫780810時間/h溫度/快冷680720爐冷至650后出爐2524快冷 軸承熱處理工藝介紹軸承鋼常用退火工藝4) 快速退火，球化退火，降低硬度、為淬火做準備78010900910溫度/正火退火時間/h3050min22.5冷卻6090/h至650 軸承熱處理工藝介紹軸承鋼淬火 將鋼加熱到臨界點A”c1AcM之間某一溫度，保溫一段時間，然后快速(大于臨界速度)冷卻下來的熱處理過程叫淬火； 軸承鋼淬火的目的是為了得到隱晶或細小的馬氏體、細小而分布均勻的碳化物及少量殘余奧氏體所組成的顯微組織。 一般淬回火情況下，軸承鋼顯微組織中馬氏體占80%以上，碳化物

11、占510%，殘余奧氏體占915%左右。套圈套圈進爐進爐加熱、保溫加熱、保溫冷卻冷卻 軸承熱處理工藝介紹軸承鋼淬火工藝曲線 時間/h溫度/Acm升溫A”c1820860 保溫冷卻750795 900 軸承熱處理工藝介紹軸承鋼回火 把淬火鋼加熱到Ac1以下的某一個溫度，保溫一定時間后冷卻至室溫的熱處理過程叫回火。 回火可以減輕淬火內應力，防止開裂，穩定組織，從而穩定尺寸，還能在硬度稍有降低的情況下大大提高韌性，獲得良好的綜合力學性能。溫度/Ac1升溫保溫冷卻時間/h750795 軸承熱處理工藝介紹軸承鋼回火 淬火鋼一般回火工藝 軸承熱處理工藝介紹軸承鋼附加回火 淬火鋼一般附加工藝，附加回火的保溫時

12、間在3h以內，應力降低最快，以后則趨于緩慢，附加回火的保溫時間和次數，應按照軸承精度等級和零件尺寸來選擇 思 考 題1、熱處理行業常用“四把火”，說出其名稱及主要作用？2、你所接觸到軸承零件都有哪些熱處理工藝？3、GCr15球化退火溫度一般是多少？時間一般多長？4、GCr15鋼淬火（回火）溫度一般是多少？時間一般多長？5、GCr15鋼淬回火處理一般用什么設備？ 軸承材料及熱處理測試介紹軸承鋼材料測試項目1) 化學成份（C、Si、Mn、Cr、S、P、Cu、O、Ti）；2）組織的均勻性： 宏觀組織（偏析、中心疏松、一般疏松）、 微觀組織（碳化物液析、碳化物帶狀、碳化物網狀及退火組織等）；3）材料的

13、潔凈度： 非金屬夾雜物的大小、形狀及分布等；4）力學性能： 抗拉強度、硬度。 軸承材料及熱處理測試介紹原材料缺陷檢驗及產生原因： 1）偏析： 檢查方法：檢查方法：熱酸洗，50的工業鹽酸水溶液、酸洗溫度6580，酸洗時間為3040分鐘，然后取出試樣用堿水中和并用80 的熱清水沖洗。在橫截面上，用肉眼或放大鏡觀察。 評定標準：評定標準：GB/T182542002中第3級別圖或美國標準ASTM E381的規定； 產生原因：產生原因：鋼錠冷凝過程中，由于鋼種合金元素和雜質元素的擴散速度不一致而形成的成份不均的現象。 軸承材料及熱處理測試介紹原材料偏析圖片： 軸承材料及熱處理測試介紹原材料缺陷檢驗及產生

14、原因： 2）疏松： 檢查方法檢查方法：熱酸洗，50的工業鹽酸水溶液、酸洗溫度6580，酸洗時間為3040分鐘，然后取出試樣用堿水中和并用80 的熱清水沖洗。在橫截面上，用肉眼或放大鏡觀察。 評定標準：評定標準：GB/T182542002中第1，2級別圖或美國標準ASTM E381的規定； 產生原因：產生原因：鋼錠在冷凝過程中，由于體積的收縮而引起的細小孔隙。與鋼錠冷凝速度有很大的關系。根據孔隙的分布分為一般疏松和中心疏松兩類。 軸承材料及熱處理測試介紹原材料疏松：中心疏松一般疏松 軸承材料及熱處理測試介紹原材料疏松及偏析檢驗設備：酸洗槽酸洗槽金相顯微鏡 軸承材料及熱處理測試介紹原材料缺陷檢驗及

15、產生原因：3）碳化物不均勻性： 檢查方法：淬火試樣，經金相磨拋之后，用4硝酸酒精進行深腐蝕。碳化物液析在縱向試樣100倍放大后觀察；碳化物帶狀在縱向試樣100倍和500倍結合觀察，根據碳化物聚集程度、大小和形狀評定；碳化物網狀在橫向試樣放大500后觀察。 評定標準：GB/T182542002中碳化物液析根據第9級別圖，碳化物帶狀根據第8級別圖，碳化物網狀根據7級別圖或參照德國標準DIN SEP1520的規定； 產生原因：碳化物液析，鋼錠結晶過程中，由于冷速慢，碳的枝晶偏析嚴重形成的一次碳化物。在以后的冷熱加工中難以改變；碳化物帶狀，本質上與碳化物液析一樣，這種一次碳化物晶鍛造、軋制而被破碎成小

16、塊并沿軋制方向成條帶狀分布；碳化物網狀，鋼材在鍛造或軋制冷卻過程，冷卻速度太慢，導致碳化物沿晶界析出成網狀分布。 軸承材料及熱處理測試介紹原材料碳化物不均勻性：碳化物帶狀碳化物網狀碳化物液析 軸承材料及熱處理測試介紹原材料缺陷檢驗及產生原因：4）非金屬夾雜物： 檢查方法：檢查方法：試樣經淬火，并經磨拋之后，注意拋光面應與軋制方向一致，在放大100下觀察。 評定標準：評定標準：GB/T182542002中第4級別圖進行評定，也可根據ASTM E45的規定進行評定。 產生原因：產生原因：鋼在冶煉、澆鑄過程中，由于鋼液內各成份間、鋼液和爐氣、容器接觸引起的化學反應而形成的產物，以及鋼液在冷凝過程由于

17、溫度下降、溶解度減小析出的非金屬產物。根據夾雜物的種類，可分為：A型（硫化物）、B型（氧化鋁）、C型（硅酸鹽）、D型（點狀不變形）以及Ds類（大顆粒夾雜物（直徑大于13m的夾雜）。 軸承材料及熱處理測試介紹原材料非金屬夾雜物：D類點狀夾雜物A類夾雜物 軸承材料及熱處理測試介紹原材料非金屬夾雜物檢查設備：金相磨拋機金相顯微鏡 軸承材料及熱處理測試介紹軸承熱處理質量測試項目1) 硬度； 退火后硬度、淬回火后硬度、硬度均勻性2）金相組織： 退火后金相組織 淬回火后金相組織 表面脫貧碳3）酸洗： 冷酸洗表面軟點 軸承材料及熱處理測試介紹1）硬度檢測：硬度是指材料抵抗局部變形的能力，也是熱處理質量的主要

18、檢測指標常見硬度表示方法：壓入硬度測試法：洛氏硬度、布氏硬度等；回跳硬度測定法：肖氏硬度、里氏硬度；中小型號軸承用洛氏硬度，大型號軸承可用里氏硬度法，未熱處理零件用布氏硬度或者洛氏硬度法，塑料橡膠用肖氏硬度法 軸承材料及熱處理測試介紹1）洛氏硬度檢測范圍： 軸承材料及熱處理測試介紹2）退火金相檢測 檢查方法：試樣經金相磨拋之后，用2硝酸酒精腐蝕適當程度，在放大500 倍或1000倍下觀察； 檢驗標準：JB/T1255-2001中第一級別圖，正常退火組織為：均勻分布的細 粒狀狀或點狀珠光體組織； 常見缺陷：退火組織中宜出現欠熱、過熱、碳化物顆粒不均等； 欠熱產生原因：球化溫度低，而出現的密集點狀、細粒