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  • 我国钣金件材料、轴承材料及热 处理的发展方向

    作者:admin   添加时间:2012-07-19 14:18:28   浏览:

     

    一、改进冶炼技术 提高钢的洁净度及均匀性
      与工业发达国家相比,我国轴承钢的 氧含量虽然已接近国外先进水平,但夹杂物和碳 化物尺寸及分布的均匀性、成分均匀性与 国外相比还有很大的差距,如大尺寸的夹 杂物和碳化物较多、基本成分不均 匀形成黑白区等,造成轴承零件 质量先天不足,严重影响了轴 承的寿命、可靠性及一致性。 
    此外,滚动接触面上 大尺寸夹杂物的存在还严重降低表面精度,增加轴承的噪声。为此,轴承行业应与 冶金行业协商,促使冶金行业 在进一步降低氧含量的基础上,开展浇注凝固技术、轧制技术、夹杂物控制及 检测技术的研究,如改进连铸时 的电磁搅拌、加大连铸坯的尺寸、加强高温扩散退火等,以提高夹杂物 和碳化物的尺寸及分布均匀性。

      二、开发推广新钢 种满足不同轴承的要求
      随着主机的小型化、轻量化、高速化,轴承的使用环 境越来越多样化,对轴承的要求 也越来越苛刻,目前我国的现 有钢种已不能满足或不能充分满足主机对轴承的要求,为此,应积极开展新 材料的开发和推广工作。如开发大尺寸 轴承用的高淬透性钢、重载及洁净润 滑条件或小型轻量化条件下使用的轴承用钢、在污染条件下 使用的轴承用高碳钢和渗碳钢、准高温(工作温度200℃以下)条件下用轴承 钢以及特殊条件使用的轴承用钢(不锈钢、高温钢)。

      三、热处理新工艺 的研究及推广
      1.贝氏体淬火
      贝氏体等温淬 火处理的轴承由于冲击韧性好、表面为压应力,无论是装配时 内套开裂,还是使用过程 中外套挡边掉块、内套碎裂的倾 向性均大大减小,且可降低滚子 的边缘应力集中。因此,轴承经等温淬 火后比常规淬火后的平均寿命及可靠性显著提高。该工艺广泛应 用于铁路轴承、轧机轴承以及 在特殊工况下使用的轴承。该工艺与其他 延寿措施相比,工艺简单,成本较低。近年来,我国开发了新钢种gcr18mo贝氏体淬火专用钢,以推动贝氏体 淬火在大尺寸轴承零件上的应用。鉴于该工艺的 许多优点,建议在使用条件恶劣(大冲击载荷、润滑不良等)或要求高可靠 性的轴承中大力推广,并进一步深入 研究贝氏体处理后的耐磨性和疲劳寿命。

      2.表面碳氮共渗
      洛阳轴承研究所曾于20世纪80年代开展了轴 承钢的马氏体应力淬火研究,通过对高碳铬 轴承钢零件进行特殊的碳氮共渗后淬火,提高表面残余 奥氏体的含量,改善表面应力状态,大大提高了变 速箱用碳氮共渗,在不降低表面 硬度的基础上提高表面残余奥氏体含量,以提高轴承在 污染润滑条件下的疲劳寿命和可靠性。

      四、表面改性技术
      通过适当的表 面处理改进表面性能,以满足特殊条 件下对轴承的性能要求。如利用气相沉 积技术在轴承滚道上涂覆金钢石镀层可达到减摩、耐磨的效果,大大提高轴承 的磨损寿命和精度保持性能,可在家用电器轴承、计算机硬盘驱 动轴承中推广应用;利用热涂技术 在轴承外圈外柱面上涂覆氧化铝陶瓷材料,可提高轴承的 电绝缘性能,防止电击伤,提高电机轴承 的寿命和可靠性;在轴承零件表 面渗硫或沉积mos2可达到减摩润滑作用。

      五、热处理设备及 相关技术
      1.气氛及控制
      由采用保护气 氛加热到精确控制碳势、氮势的可控气氛加热,热处理后零件 的性能得到提高,热处理缺陷如脱碳、裂纹等大大减少。结合热处理淬 火变形控制技术,可减少热处理 后的精加工留量,提高材料的利 用率和机加工效率,同时改善精加 工后轴承零件的表面状态,如表面的碳含量、组织、硬度及应力状态等。

      2.自动化及智能化
      一方面是根据 零件的使用要求、材料、结构尺寸,利用物理冶金 知识及先进的计算机模拟和检测技术,优化工艺参数,达到所需的性 能或最大限度地发挥材料的潜力;另一方面是提 高热处理的自动化程度和稳定性,充分保证优化 工艺的稳定性,实现产品质量 分散度很小(或为零)的目标,从而满足在不 同使用条件下主机的性能要求,提高轴承的可 靠性和寿命。

      六、变形及尺寸稳定性
      马氏体淬火过程中,由于零件各部 位的冷却不均匀,不可避免地出 现热应力和组织应力而导致零件变形。淬回火后零件的变形(包括尺寸变化 和形状变化)受很多因素影响,是一个相当复 杂的问题,如零件的形状与尺寸、原始组织的均匀性、淬火前的粗加工状态(车削时进刀量的大小、机加工的残余应力等)、淬火时的加热 速度与温度、工件的摆放方式、入油方式、淬火介质的特 性与循环方式、介质的温度等 均会影响零件的变形。应结合具体设 备和产品对变形进行研究,提出控制变形的措施,如采用旋转淬火、压模淬火、控制零件入油方式等,减小热处理变形,提高加工效率 和零件性能。
      马氏体淬火后,零件的尺寸稳 定性主要受以下三种不同转变的影响:碳从马氏体晶 格中迁移形成ε-碳化物、残余奥氏体分 解和形成fe3c,这三种转变相互叠加。在50~120℃之间,由于ε-碳化物的沉淀析出,引起零件的体积缩小,一般零件在150℃回火后已完成 这一转变,其对零件以后 使用过程中的尺寸稳定性的影响可以忽略;在100~250℃之间,残余奥氏体分解,转变为马氏体 或贝氏体,将伴随着体积涨大;在200℃以上,ε-碳化物向渗碳体转化,导致零件体积缩小。研究表明:残余奥氏体在 外载作用或较低的回火温度下(甚至在室温下)也发生分解,导致零件尺寸变化。因些,在实际使用中,所有的轴承零 件的加火温充应高于使用温度50℃,对尺寸稳定性 要求较高的零件要尽量降低残余奥氏体的含量,并提高贮运和 使用中的尺寸稳定性、精度、寿命及可靠性。

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