轴承碳氮共渗技术条件
滚动轴承钢碳氮共渗工艺研究
滚动轴承钢碳氮共渗工艺研究
刘德义;谢卿东;任瑞铭
【期刊名称】《大连交通大学学报》
【年(卷),期】2024(45)1
【摘要】以GCr15和GCr15SiMn轴承钢为研究对象,进行不同工艺的碳氮共渗热处理实验研究。
利用光学显微镜观察试样热处理后的显微组织、晶粒度,利用X-射线衍射仪分析热处理后残余奥氏体的含量,利用硬度仪测量试样热处理后的硬度变化规律,研究共渗温度对渗层组织和性能的影响。
研究结果表明:考虑碳氮共渗层深度、显微组织、晶粒度以及硬度综合因素,碳氮共渗温度控制在820℃,碳势控制在1.18%,进行淬火和低温回火的组织和性能较好。
该工艺下增加冷处理,GCr15SiMn 试样表面硬度从64.5 HRC提高至66.1 HRC,表面残余奥氏体量从22.1%下降至12.5%。
冷处理有效降低了表面残余奥氏体含量。
【总页数】8页(P84-91)
【作者】刘德义;谢卿东;任瑞铭
【作者单位】大连交通大学材料科学与工程学院;辽宁省轨道交通关键材料重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
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氮碳共渗工艺
氮碳共渗工艺
2 D 9 B0 @) d S; O 氮碳共渗工艺
氮碳共渗工艺是将金属材料中的碳、氮元素以及其它含量较低的元素，在温度和压力控制下，共渗到金属材料表面金属组织，使金属材料有润滑性、阻尼性、耐磨性和耐腐蚀性的表面性能综合增强方法。
本工艺广泛应用于摩擦副、机械部件、紧固件等小型制件的加工。
氮碳共渗工艺主要包括氮碳渗碳、氮碳渗氮和氮碳共渗。
氮碳渗碳是一种在低温（500-550℃）下金属被碳化，使金属表面形成抗磨、抗腐蚀、耐热、抗氧化的碳层。
氮碳渗氮一种在中温（600-700℃）下，在碳钢表面形成硬而耐磨的氮化膜，其耐磨性能超过硬质合金。
氮碳共渗工艺是一种在较高温（700-950℃）下，金属表面氮碳共渗，同时形成的氮碳合金膜具有极强的抗磨性能、抗腐蚀性、耐热性和抗氧化性。
氮碳共渗工艺主要有熔融渗碳、液体渗碳和气态渗碳三种。
熔融渗碳的特点是工艺结构简单，对工件的质量要求低，控制和管理较为容易，可以大批量生产，但产品性能较差，颗粒大，有一定的沉积度。
液体渗碳的特点是工艺复杂，对工件的质量要求较高，控制和管理较为困难，但由于采用热悬浮技术，所生产的产品性能较高，颗粒细小，沉积速率也较快。
气态渗碳的特点是工艺复杂，对工件的质量要求高，控制和管理
较难，但由于采用高温高速的技术，所生产的产品性能较好，颗粒较细，沉积度低。
氮碳共渗工艺可以大大提高金属材料表面性能，是一种较发达的现代金属表面处理技术。
碳氮共渗深度和硬度
碳氮共渗深度和硬度
碳氮共渗的深度和硬度取决于多个因素，包括温度、时间、合金成分等。
以下是一些常见的碳氮共渗深度和硬度标准：
1.在常规条件下，碳氮共渗的深度约为0.5至
2.5毫米，硬度范围为500至700
HV。
2.如果采用较高的温度和较长的处理时间，碳氮共渗的深度和硬度范围可能会更高。
例如，在580℃至620℃的温度下处理2至6小时，硬度范围可达到800至1000
HV，深度约为1至3毫米。
3.合金成分也会对碳氮共渗的深度和硬度产生影响。
通常，较高含量的氮含量可以提
高硬度和深度，而较高含量的碳含量可以提高硬度和降低深度。
需要注意的是，这些标准仅供参考，实际碳氮共渗的深度和硬度会因具体条件而有所不同。
如果您需要具体的碳氮共渗深度和硬度标准，建议咨询相关的材料科学家或工程师。
渗氮 渗碳 碳氮共渗
渗氮渗碳碳氮共渗碳氮共渗是一种常见的表面处理技术，通过渗碳和渗氮来改善材料的硬度和耐磨性。
本文将对渗氮、渗碳和碳氮共渗的原理、应用和工艺进行详细介绍。
一、渗氮渗氮是将氮原子渗入材料表面形成氮化物层的过程。
氮原子通过高温处理和氮气氛的作用，渗透到材料表面并与材料中的元素反应，形成硬质氮化物层。
这一薄层氮化物层不仅能提高材料的硬度和抗磨损性能，还能改善材料的耐腐蚀性。
渗氮的主要应用领域包括机械制造、汽车工业、航空航天等。
在机械制造中，渗氮可以增加零件的硬度和耐磨性，延长使用寿命；在汽车工业中，渗氮可以提高引擎零件的耐磨性和抗腐蚀性能；在航空航天领域，渗氮可以增强航空发动机部件的耐高温和耐磨性能。
渗氮的工艺流程一般包括清洗件表面、装配件和炉内预处理、渗氮和回火处理等步骤。
渗氮一般采用封闭式和开放式两种方式进行，根据具体应用需求可以选择合适的渗氮工艺。
二、渗碳渗碳是将碳原子渗入材料表面形成碳化物层的过程。
碳原子通过高温处理和含有碳气体的氛围，渗透到材料表面并在表面与材料中的元素反应，形成硬质碳化物层。
渗碳技术不仅能提升材料的硬度和耐磨性，还可以改善材料的断裂韧性和抗腐蚀性。
渗碳广泛应用于机械零件、钢铁制品等领域。
渗碳后的材料表面硬度高、耐磨性好，适用于制作耐磨零件，如轴承、齿轮等；同时碳化层的外表面与空气隔绝，降低了材料的腐蚀速率，提高了零件的使用寿命。
渗碳的工艺流程包括预处理、渗碳、淬火和回火等。
渗碳一般采用气体渗碳和液体渗碳两种方式进行，具体工艺参数可以根据材料的要求进行选择。
三、碳氮共渗碳氮共渗是将碳原子和氮原子同时渗入材料表面形成碳氮共渗层的过程。
碳氮共渗通过碳氮共渗剂和高温处理，使碳原子和氮原子分别与材料中的元素发生反应，形成硬质碳氮化物层。
碳氮共渗能够同时获得渗碳和渗氮的特性，提高材料的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。
碳氮共渗广泛应用于汽车工业、航空航天等领域。
在汽车工业中，碳氮共渗可以提高零部件的硬度和耐磨性，同时还可以提高零部件的抗磨损能力和抗腐蚀性；在航空航天领域，碳氮共渗可以增强发动机部件的抗高温性能和抗腐蚀能力。
轴承渗氮要求及检验方法
E-6006TVP5/02及E-6206TVP5-2RSL/02渗氮要求1.渗氮轴承套圈尺寸及允许变形量及锥度要求2.渗层要求★2.1渗氮层深最小≥0.3mm★2.2表层含氮量0.25mm处，N含量0.1~0.5%，该处必须采用随炉样块端面磨掉0.25后光谱仪测量。
★2.3白亮层深度渗氮后，金相检查，白亮层深度≤0.05mm。
3.渗氮层脆性要求应在零件工作部位或随炉试样的表面检验碳氮层的脆性。
具体检测方法见GB/T 11354-2005中1~2级合格。
4.渗氮层疏松要求取其疏松最严重的部位，参照渗氮层疏松级别图进行判定。
具体检测方法见GB/T 11354-2005。
1~2级合格。
碳氮共渗疏松级别说明见表2表2 渗氮层疏松说明检测数量：每型号每批检测1只。
★5.金相氮化物级别按扩散层中的化合物的形态、数量和分布情况来评判，取样位置按最差部位来选取。
检测数量：每型号每批检测1只。
★6.渗层组织渗层组织1~2级合格，具体方法见GB/T 11354《钢铁零件渗氮层深度测定和金相组织评级》表3氮化物级别说明7.外观质量7.1零件的表面应清洁，渗氮后表面色差必须一致。
7.2渗氮过程，套圈端面层与层之间必须用铁丝网隔开，避免端面与沟道面渗层不一致。
7.3渗氮过程中，不允许套圈外径接触，相邻套圈必须隔开。
8.包装及储存8.1运输过程中，保证套圈无明显磕碰伤。
8.2每炉产品必须单独标识并进行包装，每炉的随炉样跟套圈一起发出。
说明：带★项为重点关注项。
该要求目前在初级阶段，在检验过程中，发现问题，请及时沟通取证，便于后续改进。
轴承钢碳氮共渗.pdf
温州人本汽车轴承股份有限公司检测报告
型号/规格6205P54/02(80000050)
批号2CZ141226N25KD
车削单位超海
热处理单位温州为尚
检测项目硬度、金相
批准人张纯志
核验员李芸
检测员张艳红
报告日期2015年1月5日
本次检测所依据的技术规范（代号、名称）：
1、GB/T230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验第1部分：试验方法》
2、JB/T1255-2014《滚动轴承高碳铬轴承钢零件热处理技术条件》
3、GB/T13298-1991《金属显微组织检验方法》
检测结论：
1、硬度检测
序
实测值
号
161.361.661.2
261.661.261.6
361.561.361.7
461.461.461.4
561.361.461.3
6
7
8
控制标准:61-64
判定结果：合格
2、金相检测
控制标准：马氏体1-4级，屈氏体1-2级。
检测结果：6205/02KD表面组织正常，心部马氏体3级，无脱贫碳、氧化现象。
判定结果：合格。
表面组织心部组织。
轴承保持架低压脉冲真空氮碳共渗工艺
目前 ， 轴承保持架 氮碳 共渗工艺大致 可 以分
为 ２种 ： 通氨滴醇法和 Ｎ ， Ｃ ： Ｈ ＋ Ｏ 低压脉冲法。其
中， 通氨 滴 醇 法应 用 较 成 熟 ， 艺 也 相 对 稳 定 ， 工 缺 点是氮碳共 渗 时间非 常长 ， 气体 消耗量 大 ， 不环
汽车变速箱 、 摩托车 曲轴等重要部 位的轴承
保持架通常是用低碳钢 冲压而成 ， 日本 的材料牌 号为 Ｓ Ｃ ， Ｐ Ｃ 相当于 中国材料牌号 的 ０ ，８ １１ ， ８ ０ Ａ ，０ １Ｆ等 ， ０ 通过氮碳共渗 （ 或称软氮化 ） 理可 以较 处 大幅度提高保持架的硬度、 耐磨性 和抗拉强度－ ； １ 另一方面 ， 由于低碳钢不耐腐蚀 、 易氧化 ， 这就要 求对这类轴承保持架进行表面处理。
间， 气体消耗量相对较小， 约能源。但低压脉冲 节 法在轴承保持架表面处理 中的应用较少 ， 对其工 艺的研究还不完善 ， 尤其对低压 脉冲工艺 中脉冲 幅度 、 抽气时间、 保压 时间等相关参数 的确定 ， 各 参数对氮 碳共渗表 面质量 的影 响水 平还不很 明 确 。下文采用正交试验及极差分析法对氮碳共渗 低脉冲工 艺在 固定 的温度 和 固定气 氛 比例条 件 下， 脉冲工 艺参数 （ 冲幅度、 压 时间、 冲时 脉 保 脉 间） 对轴承保持架氮碳共渗表面 白亮层深度 、 表面 硬 度 的影 响进行 了工 艺试 验 。
曼 Ｑ 三鱼 轴 承 曼 Ｑ二 ！ 兰
２ １年１ ０ ２ 期
ＣＮ ４ｌ一１ ４ ／ Ｈ Ｂｅ ｒｎ １８ Ｔ ａ ｉ ｇ２０１２， Ｎｏ．１
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轴 承 保 持 架 低 压脉 冲 真 空 氮 碳 共 渗 工 艺
轴承渗碳工艺
轴承渗碳工艺轴承渗碳工艺是一种常见的表面处理技术，广泛应用于机械制造、汽车、飞机等领域，旨在提高轴承的使用寿命和性能。
本文将对轴承渗碳工艺的原理、方法、工艺流程、优缺点等方面做一个详细介绍。
一、轴承渗碳工艺的原理轴承渗碳工艺是利用炭化性能良好的碳源，将其在一定的温度和气氛下接触要处理的轴承表面，经过一定时间后形成富含碳的渗层，从而改善轴承的表面硬度、耐磨性和抗疲劳性。
碳化物在钢体表面扩散的过程中，同时还会发生化学镀铁、氮化等作用，使轴承表面更加光滑、硬度更高，避免表面的腐蚀和摩擦。
二、轴承渗碳工艺的方法根据渗碳过程中所用的碳源可分为固体碳源渗碳工艺、气体碳源渗碳工艺；根据渗碳温度和时间的不同，可分为低温渗碳、中温渗碳、高温渗碳。
1.固体碳源渗碳工艺所谓的固体碳源渗碳，是指将含有碳元素的固体材料，例如石墨、贫碳钢粉等摆放在要处理的轴承表面上，在一定的温度和气氛下让其渗透钢体表面，形成渗碳层。
这种方法的优点是操作简单，处理效果可靠，适用于批量生产。
缺点是需要用到一定的固体碳源材料，增加了生产成本。
2.气体碳源渗碳工艺气体碳源渗碳是将含碳有机气体、无机气体分别分配到温度加热均匀的渗碳炉中，将碳元素和其它气体原子传递到要处理的轴承表面，形成渗碳层。
这种方法的优点是操作方便，成本低廉，可以在较短时间内形成直观的渗层。
缺点是需要准确掌握气体流量、温度和渗碳时间等，以确保渗碳层的质量和厚度。
3.低温渗碳低温渗碳是将要处理的轴承表面暴露在500°C一下的低温炉中，渗碳时间较长，达到几十小时后方能形成渗层。
这种方法渗碳层薄，但是具有极高的抗疲劳性和刚性，常常应用于大型高速轴承和高精度轴承的领域。
4.中温渗碳中温渗碳的温度范围为750°C-950°C，渗碳时间一般在6-20小时之间。
这种方法渗碳层比低温渗碳厚，硬度较高，适用于一般的轴承、齿轮等零件。
5.高温渗碳高温渗碳的温度范围为950°C-1050°C，渗碳时间不超过6小时。
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轴承碳氮共渗技术条件
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第1页
一、质量项目及要求
1、硬度：60-65HRC；
2、渗层深度：热处理后渗层深度≥0.40mm，磨工成品应留渗层深度≥0.10mm；
3、热处理表面粗大碳氮化合物深度≤0.10mm；测量方法按本技术条件典型碳氮共渗金相图片的图1执行。磨工成品磨加工面不允许有粗大碳氮化合物，非磨加工面允许粗大碳氮化合物深度≤0.10mm；
三、典型碳氮共渗金相图片
文件编号技术条件
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共2页
第2页
图1：碳氮共渗渗层深度、表面粗大图2：碳氮共渗表面组织合格
深度和表面组织合格
图3：碳氮共渗表面组织不合格
编制：
审核：
批准：
4、表面组织按本技术条件典型碳氮共渗金相图片进行评定，图1和图2合格、图3不合格。热处理后表面组织的评定以表面向内0.1mm后的视场为准；
5、其他要求暂参考执行GB/T34891；
二、渗层深度检测方法
1、渗层深度判定以金相观察法为主，当双方出现争议时，再使用硬度梯度法进行最终判定；
2、硬度梯度判定方法：在1公斤测力下检测维氏硬度，以表面到大于心部20HV的垂直距离计算碳氮共渗层深；