轴承热处理工艺
热处理专科毕业设计GCr15轴承钢球的热处理工艺及缺陷分析
GCr15轴承钢球的热处理工艺及缺陷分析摘要：本论文重点对GCr15轴承钢球热处理工艺的设计进行了讨论，同时对热处理后其可能存在的热处理工艺缺陷进行了分析。
钢球在不同热处理工艺下虽然都能达到其使用要求，但所需的成本却大不相同，因此在满足其使用要求的同时也应该注意生产成本。
热处理常常因操作、原材料等产生缺陷，但只要有正确的热处理工艺并严格按工艺进行加工热处理缺陷也是可以避免的，即使产生了缺陷也可以采取相应的措施及时修复缺陷。
关键词：GCr15 轴承钢球热处理设计热处理工艺热处理缺陷引言滚动轴承是机械工业十分重要的基础标准件之一;滚动轴承依靠元件间的滚动接触来承受载荷，与滑动轴承相比:滚动轴承具有摩擦阻力小、效率高、起动容易、安装与维护简便等优点。
缺点是耐冲击性能较差、高速重载时寿命低、噪声和振动较大。
图 1 轴承及钢球实物图滚动轴承的基本结构（图 1）：内圈、外圈、滚动体和保持架等四部分组成。
常用的滚动体有球、圆柱滚子、滚针、圆锥滚子。
轴承的内、外圈和滚动体，一般是用轴承钢（如GCr15、GCr15SiMn）制造，热处理后硬度应达到61～65HRC。
当滚动体是圆柱或滚针时，有时为了减小轴承的径向尺寸，可省去内圈、外圈或保持架，这时的轴颈或轴承座要起到内圈或外圈的作用。
为满足使用中的某些需要，有些轴承附加有特殊结构或元件，如外圈带止动环、附加防尘盖等。
滚动轴承钢球的工作条件极为复杂，承受着各类高的交变应力。
在每一瞬间，只有位于轴承水平面直径以下的那几个钢球在承受载荷，而且作用在这些钢球的载荷分布也不均匀。
力的变化由零增加到最大，再由最大减小到零，周而往复得增大和减小。
在运转过程中，钢球除受到外加载荷外，还受到由于离心力所引起的载荷，这个载荷随轴承转速的提高而增加。
滚动体与套圈及保持架之间还有相对滑动，产生相对摩擦。
滚动体和套圈的工作面还受到含有水分或杂质的润滑油的化学侵蚀。
在某些情况下，轴承零件还承受着高温低温和高腐蚀介质的影响。
(完整word版)GCr15轴承钢热处理工艺设计要点
工艺课程设计(论文）题目：GCr15轴承钢热处理工艺设计院（系）:专业班级：学号：学生姓名：指导教师：起止时间：课程设计(论文)任务及评语院(系）：教研室：材料科学与工程教研室目录1 GCr15轴承钢热处理概述 (1)2 GCr15轴承钢热处理工艺设计 (2)2。
1 GCr15轴承钢的服役条件、失效形式及性能要求 (2)2.1。
1 服役条件、失效形式 (2)2。
1。
2 性能要求 (2)2。
2轴承钢材料的选择 (2)2.3 GCr15钢的C曲线 (3)2.4 GCr15轴承钢的热处理工艺设计 (4)2.4。
1 GCr15轴承钢的工艺流程 (4)2.4.2 GCr15轴承钢的热处理工艺设计 (5)2。
5 GCr15轴承钢的热处理工艺理论基础、原则 (8)2.5.1 GCr15轴承钢的球化退火工艺理论基础、原则 (8)2。
5。
2 GCr15轴承钢淬火工艺原理 (9)2。
5。
3 GCr15轴承钢回火工艺理论基础、原则 (12)2.6选择设备、仪表和工夹具 (13)2。
6。
1设备 (14)2.6。
2仪表 (15)2。
6.3设计工夹具 (16)2。
7 GCr15轴承钢热处理质量检验项目、内容及要求 (17)2。
8 GCr15轴承钢热处理常见缺陷的预防及补救方法 (18)2.8.1加热时常见的缺陷的预防及补救方法 (18)2。
8。
2淬火、回火缺陷与预防、补救 (19)2。
9热处理工艺卡 (21)2.9.1GCr15轴承钢球化退火工艺卡 (22)2.9。
2GCr15轴承钢淬火工艺卡 (23)2.9。
3GCr15轴承钢回火工艺卡 (24)3.参考文献 (25)1 GCr15轴承钢热处理概述对轴承钢的冶炼质量要求很高,需要严格控制硫、磷和非金属夹杂物的含量和分布，因为非金属夹杂物的含量和分布对轴承钢的寿命影响很大。
对轴承钢的基本质量要求就是纯净和组织均匀。
纯净就是杂质元素及非金属杂物要少，组织均匀是钢中碳化物要细小，分布要均匀。
高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件
高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件热处理是一项重要的工艺，在高碳铬轴承钢滚动轴承零件的生产过程中起着至关重要的作用。
通过适当的热处理工艺条件，可以显著改善轴承零件的性能，提高其耐磨性、耐疲劳性和寿命，从而保障其在各种工况下的可靠运行。
首先，对于高碳铬轴承钢滚动轴承零件的热处理，要合理选择热处理温度。
一般来说，淬火温度应在750-800摄氏度之间，保温时间应根据轴承零件的厚度和尺寸进行合理调整。
淬火温度过高会导致过度退火，降低轴承零件的硬度和强度，而淬火温度过低又会使得淬透性变差，影响轴承零件的整体性能。
其次，对于高碳铬轴承钢滚动轴承零件的热处理，要注意适当的淬火介质的选择。
一般来说，可以选择水作为淬火介质，但也要根据具体情况进行调整。
如果轴承零件较大或形状复杂，可以选择油或沥青作为淬火介质，以保证零件的均匀淬火效果。
另外，高碳铬轴承钢滚动轴承零件的回火工艺也是十分重要的环节。
回火可以消除淬火过程中产生的应力，减少零件的脆性，提高其韧性。
一般来说，回火温度在150-250摄氏度之间，保温时间要根据零件的硬度和尺寸进行合理调整。
此外，对于高碳铬轴承钢滚动轴承零件的热处理，要注意在整个热处理过程中的冷却速度控制。
快速冷却可以使轴承零件达到良好的淬火效果，但过快的冷却速度也会增大零件的应力，导致开裂和变形的风险。
因此，冷却速度要根据具体的轴承零件尺寸和形状进行适当调整，以保证零件的质量和性能。
总而言之，高碳铬轴承钢滚动轴承零件的热处理技术条件包括合理选择热处理温度、淬火介质的选择、回火工艺以及冷却速度的控制。
只有在合适的工艺条件下进行热处理，才能确保高碳铬轴承钢滚动轴承零件具有良好的性能和可靠性。
因此，在实际生产中，我们必须严格按照相应的技术条件进行热处理操作，并进行必要的监控和测试，以确保最终产品的质量和性能达到要求。
轴承材料介绍
套圈材料及要求
套圈常用材料及基本要求
• 常用轴承钢国内外牌号对比
中国 GB GCr15 SAE 52100 美国 ASTM 52100 日本 JIS SUJ2 DIN 100Cr6 100CrMn 6 德国 材料号 1.3505 英国 BS 534A99 SKF3 SKF
GCr15SiMn
1· 3520
按照钢的品质分类： 普通钢（P ≤0.045%，S ≤0.055%） 优质钢（P ≤0.035%，S ≤0.035%） 高级优质钢（P ≤0.035%，S ≤0.030%） 按化学成份分类： 碳素钢 低碳钢C ≤0.25%，中碳钢0.25%≤ C ≤0.60%，高碳钢C ＞ 0.6% 合金钢 低合金钢≤5%，中合金钢5%≤ C ≤10%，高合金钢＞ 10%
钢：碳钢和合金钢
铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁
金属材料基本知识
保持架SPCC 套圈、钢球GCr15、 55#、40Cr 黄铜HPb59-1
PA66、46、胶木保持架 NBR、ACM、FKM
金属材料基本知识
常用材料分类
习惯上，把含碳量＞2.11%，或者＜0.0218%的归类于铸铁或纯铁； 含碳量＜2.11%归类为钢
五、人本集团目前常用轴承钢
GCr15、CU1、CU2、CU3、CU4、SKF3、100Cr6、52100、RB52100
套圈材料及要求
思 考 题
• 1、你公司所有零件都用到哪些金属材料？具体牌号能说出来吗？
• 2、什么是钢和什么是铁？举例说明。 • 3、GCr15钢含碳量在什么范围？轴承钢质量好坏主要从哪两大类进 行评价？ • 4、人本目前有哪几个等级的GCr15钢？你公司主要用哪个或哪几个 等级的材料？ • 5、国内常用轴承钢钢厂有哪几家？源自不锈轴承钢特殊性能钢
轴承的加工工艺
轴承的加工工艺
轴承的加工工艺包括以下几个主要步骤：
1. 材料准备：选择适合轴承制造的材料，如钢材等，然后进行切割、锻造或铸造等工艺，将材料加工成所需形状和尺寸的轴承毛坯。
2. 热处理：将轴承毛坯进行淬火和回火等热处理工艺，以提高材料的硬度、强度和耐磨性能。
3. 理砂和精确磨削：将热处理后的轴承毛坯进行理砂工艺，即通过研磨和去除毛刺等方式，使轴承表面更加光滑。
然后使用磨床、车床等机床进行精确磨削，将轴承加工成规定的形状和尺寸。
4. 冷处理：在轴承加工完毕后，进行冷处理工艺，即通过低温处理使轴承内部结构获得一定的残余应力，提高轴承的强度和寿命。
5. 清洗和检验：对加工完毕的轴承进行清洗，去除表面的污垢和杂质，然后进行严格的检验，包括外观检查、尺寸和形状测量、硬度测试等，确保轴承达到质量要求。
6. 组装和润滑：将检验合格的轴承组装到轴承座或其他设备中，并进行润滑，以减少摩擦和磨损。
7. 包装和贮存：将组装好的轴承进行包装，防止受到外界环境的影响，并妥善贮存，以确保轴承在运输和使用过程中不受损坏。
总的来说，轴承的加工工艺包括材料准备、热处理、理砂和精确磨削、冷处理、清洗和检验、组装和润滑、包装和贮存等环节。
这些工艺旨在使轴承具备良好的机械性能、尺寸精度和使用寿命。
圆锥滚子轴承选材,热处理工艺设计及分析
圆锥滚子轴承选材，热处理工艺设计及分析金属材料工程10060126 XX 杨瑞成教授隋然助教摘要本文从圆锥滚子轴承通常遇到的故障及失效入手，通过故障原因的分析，从而引涉出，滚动轴承的特性，如何选用合适的轴承使零件的寿命最大化。
通过对圆锥滚子轴承工作条件分析，以及轴承材料的机械性能和工艺性能的要求最终将材料定为GCr15。
GCr15为轴承钢，将进行球化退火、淬火、回火热处理工艺。
根据滚动轴承的性能要求制定热处理工艺为（套圈的）：管料或棒料—锻造—球化退火—车加工成型—软磨（主要针对沟道）—淬火—回火—粗磨—精磨—成品。
根据产品的尺寸、加热温度等确定所需的热处理炉有，立式淬火机床，盐浴炉RDM-20-8回火设备，中温箱电阻炉RX3-15-9进行退火。
工艺布置应尽量满足工艺生产流程。
关键词：圆锥滚子轴承、轴承钢、GCr15、热处理一．圆锥滚子轴承工况分析及选材（一）工况分析轴承广泛用于柴油机、拖拉机、机床、汽车和火车等各种机械设备与车辆上，它由轴承内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成。
内圈紧装于主轴上，随轴一起转动。
外圈则装在轴承座中静止不动，在轴转动过程中，内圈和滚动体发生转动和滚动，在高速运动下服役，承受点或线的接触的周期性的高压交变载荷和应力的作用，因此容易造成局部应力集中。
滚动体和内外圈三者之间既呈现滚动又呈现滑动，故会产生滚动摩擦和滑动摩擦，因此分析上述过程可知，滚动轴承的损坏形式为接触疲劳破坏和磨损，要求滚动体与内外圈应具有高的抗疲劳性能和耐磨性，有良好的尺寸稳定性，才能确保轴承高的使用寿命。
（二）圆锥滚子轴承的失效分析一般情况下，滚动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。
(1)接触疲劳失效；(2)磨损失效；(3)断裂失效；(4)塑性变形失效；(5)游隙变化失效。
（三）性能要求圆锥滚子轴承对材料热处理后应具备下列性能：(1)高的接触疲劳强度(2)高的耐磨性(3)高的弹性极限(4)适宜的硬度(5)一定的冲击韧性(6)良好的尺寸稳定性二. 圆锥滚子轴承的材料选择（一）材料初选目前，国内使用最久应用最为广泛的是高碳铬轴承钢，其成分特点是：高碳，轴承钢的W（C）一般控制在0.95％~1.05％范围内，以保证淬火后的硬度达到最大值，同时获得一定数量的碳化物，以提高耐磨性。
轴承钢热处理工艺流程
轴承钢热处理工艺流程
轴承钢热处理工艺流程主要包括预先热处理和最终热处理两个步骤。
预先热处理包括正火和球化退火。
正火是通过将工件加热至适宜的温度后在空气中冷却，以细化材料晶粒，均匀化组织，消除应力，降低硬度，改善切削加工性能。
球化退火则是通过将工件加热至略低于Ac1点温度，保温一段时间后缓慢冷却，使钢的碳化物球化，降低硬度，改善切削性能。
最终热处理则是根据不同的使用要求，选择不同的热处理方式。
常用的热处理方式有淬火、回火、表面淬火等。
淬火是将工件加热至Ac3或Ac1点以上某一温度，保持一定时间后快速冷却，使钢的奥氏体转变为马氏体，提高硬度和耐磨性。
回火则是将淬火后的工件加热至某一温度，保温一段时间后缓慢冷却，以消除内应力，稳定组织，提高韧性。
表面淬火则是通过将工件表面快速加热至淬火温度，然后迅速冷却，使工件表面硬化，而内部保持韧性。
在轴承钢的热处理过程中，应注意控制加热温度、保温时间、冷却速度等工艺参数，以保证工件的性能和精度。
同时，为避免氧化和脱碳等表面缺陷，通常在加热过程中进行保护处理。
高碳铬轴承钢热处理工艺分析
高碳铬轴承钢热处理工艺分析标签：高碳铬轴承;钢热处理;工艺前言全球轴承钢生产总量中，高碳铬轴承钢约占80%，但钢硬度、脆性等均会对轴承的疲劳寿命造成影响;因此，如何提升高碳铬轴承钢疲劳寿命和组织性能一直是钢材料研究者最为关注的重点。
1.高碳铬轴承钢材料的概述近年来，随着材料领域的进一步发展，更多形式、更高质量的材料纷纷涌现出来，并推动社会的进步，满足了各行各业对材料的需求;轴承钢作为最具代表的现代材料，也衍生了出很多类型，比如：高碳铬类、渗碳类、不锈类、高温类;而在以上类型中，尤以高碳铬类的轴承钢材料更为突出;此类型不仅在延展性、抗疲劳性、冷热加工等方面的表现优异，而且在该材料加工时所应用的热加工处理操作更为简便，整体材料含有的合金元素更低、价格适宜;这也使得该类型的轴承钢材料应用范围最广。
但在高碳铬轴承钢材料飞速发展过程中，也遇到了更多的问题而影响到高碳铬轴承钢材料的性能，而从多角度、多方位对高碳铬轴承钢材料加工工艺进一步完善，不仅能够最大限度提升轴承钢材料的组织性能，而且还能够进一步优化材料使用的寿命和抗疲劳性能。
2.高碳铬轴承钢材料的成分设计传统高碳铬轴承钢材料的主要成分包含了1%的碳元素、1.5%的铬元素，但随着市场经济的转变以及市场需求的多元化，高碳铬轴承的尺寸越来越大，这也给轴承钢材料的性能提出更高的要求;而材料研究者为进一步满足市场以及时代的需求，也在轴承钢材料中增加了锰元素、硅元素等的含量，并按照相应的配比来制造新兴的轴承类型，即——铬锰硅类轴承钢，以此来提升轴承钢材料的淬透性。
此外，为增强轴承钢材料的淬透性，研究者还通过减少高碳铬轴承钢中的钼元素，研制出了铬锰硅钼类或铬锰钼类高碳铬类型轴承钢。
而在高碳铬轴承钢中，铬（cr）的含量通常在0.5-1.65%之间，其能够有效提升钢耐腐蚀性、淬透眭，并保证轴承钢中的碳化物均匀、细胞;锰（Mn）在高谈轴承钢中的含量较少，多在2%以下;而一旦Mn的含量超过2%，便会增加钢的裂纹倾向性以及过热敏感性，甚至还会降低钢材料的尺寸稳定性;硅（si）元素一旦过量也会导致高碳铬轴承钢的裂纹倾向性、过热敏感性等增加，因此，si 元素的含量也应控制在O.8%以下;钼（Mo）元素能够进一步提升高碳铬轴承钢的淬透性以及抗回火的稳定性等，而且还有利于提升钢疲劳的强度;因此，在高碳铬轴承钢中，Mo的含量通常在0.2-0.4%之间。
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硬度 （HRC）
ffice ffice" />
回火方式 150~160℃3h，空冷
硬度 （HRC）
≥60
≥63 ≥63 ≥63 ≥63
150~160℃2~5h，空冷， 回火4次
150~170℃的油炉均热 2~5h，空冷
150~170℃的油炉均热 2~5h，空冷
150~170℃的油炉均热 2~5h，空冷
860℃预热，1055~1065℃淬火加热，淬火后 冷至室温，-78℃冷处理，温度回升至室 温，160℃回火3h 850~860℃淬火加热，油冷，160℃回火2h
850~860℃淬火加热，油冷，160℃回火2h
830~840℃淬火加热，油冷，160℃回火3h
830~840℃淬火加热，油冷，160℃回火3h 920±10℃渗碳，直接淬油（810℃），190
一、轴承钢的类型
类型 高碳铬不锈轴承钢
渗碳轴承钢
高碳铬轴承钢
钢号 9Cr18, 9Cr18Mo G20CrMo,G20CrNiMo, CG20rNi2Mo, G20Cr2Ni4,G10CrNi3Mo,G20Cr2Mn2Mo GCr6, GCr9, GCr9SiMn, GCr15, GCr15SiMn
≤269 ≤321
≤269
880~1000℃保温4-6h, 以15~30℃/h,冷至740℃再 以15~30℃/h,冷至600℃保温2-5h,，出炉空冷
197~241
850~870℃保温4-6h, 以30℃/h,冷至600℃，出炉 空冷
≤255
淬火
冷却
硬度 （HRC）
回火 回火方式
硬度 （HRC）
方式 油
800~850(预热) 1100~1120
钢号 9Cr18
9Cr18Mo GCr15 GCr15A
GCr15SiMn GCr15SiMnA G20CrNiMo,
G20CrNi2Mo
G20Cr2Ni4A
热处理
860℃预热，1060~1080℃淬火加热，淬火后 冷至室温，-78℃冷处理，温度回升至室 温，160℃回火3h
钢号
退火 退火
加热温度(℃)
淬火
钢号
9Cr18
9Cr18Mo
GCr6 GCr9 GCr15 GCr9SiMn GCr15SiMn G20Cr2Ni4A Cr14Mo4V
四、部分轴承钢热处理后的 性能
加热温度(℃) 800~850(预热)
1060~1080
800~850(预热) 1050~1100 810~830 780~815 815~830 835~850 800~840 820~840 790~810
下，出炉空冷 790~810℃保温2-6h,炉冷至710~720℃保温1-
2h，再炉冷至650℃以下，出炉空冷 900~950℃保温1-2h，，分散空冷，大锻件风冷
650~700℃保温后空冷 790~810℃保温2-6h, 以10~30℃/h,冷至650℃以
下，出炉空冷 790~810℃保温2-6h, 炉冷至710~720℃保温1-
800~900℃,炉冷
680~700℃，空冷
890~920℃，空冷
640~670℃保温4-6h，空冷
硬度 （HBS）
ffice ffice" /> ≤255
179~207 207~229 270~390 229~285 170~207 207~229 270~390 229~285 179~207 207~229 270~390
2h，再炉冷至650℃以下，出炉空冷 900~950℃保温1-2h，，分散空冷，大锻件风冷
650~700℃保温后空冷 790~810℃保温2-6h, 以10~30℃/h,冷至600℃以
下，出炉空冷 790~810℃保温2-6h, 炉冷至710~720℃保温1-
2h，出炉空冷 900~950℃保温10~90min，出炉空冷
℃回火2h 810℃直接淬油，190℃回火2h 渗碳，（880℃，油冷）+（790℃，油
冷），低温回火 （880℃，油冷）+（790℃，油冷），低温
回火 渗碳加二次高温回火（580℃6h，650℃
6h）， （880℃，油冷）+（790℃，油冷），低温
回火 二次高温回火（580℃6h，650℃6h）， （880℃，油冷）+（790℃，油冷），低温
二、轴承钢预备热处理规范
钢号 9Cr18 9Cr18Mo GCr6 GCr9
GCr15
GCr15SiMn G20Cr2Ni4A
工艺名称
退火
正火
退火
正火
退火 正火 退火
等温退火 正火
高温回火 退火
等温退火 正火
高温回火 退火
等温退火 正火 退火
软化退火 正火
高温回火
Cr14Mo4V
9Cr18Mo
三、轴承钢淬火回火工艺参 数
回火
备注 GB3086-82 GB0℃保温3-6h，以10~30℃/h,冷至700℃保 温3-6h，，以小于90℃/h冷至600℃，出炉空冷 850~870℃保温3-6h，以小于90℃/h冷至600℃，
出炉空冷 850~870℃保温3-6h,以10~30℃/h,冷至700℃保温
1698
1511
性能 Ak（J） 21
37 28 26 23 28 31 108 47 122
40.8
113
HRC 63
61 61~64
63 65 63 64 32 63 45
61
45
3-6h，，以小于90℃/h冷至600℃，出炉空冷 850~870℃保温4-6h, 以小于30℃/h冷至600℃，
出炉空冷 790~810℃保温3-6h, 10~30℃/h,冷至600℃，出
炉空冷 900~950℃保温后空冷，大件风冷 790~810℃保温2-6h, 以10~30℃/h,冷至650℃以
150~180℃的油炉均热 2~5h，空冷
150~180℃的油炉均热 2~5h，空冷
160~180℃的油炉均热 6~12h，空冷
500~520℃2h，空冷，回 火4次
≥58
62~65 62~65 61~65 ≥62 ≥62 ≥58 61~63
σb（MPa） 1552
1504 1617 1902 1813 1906 1126 862 1631 1500