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[转帖] 我国轴承材料及热处理的发展方向预测

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发表于 2010-7-2 14:45:42 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国广东广州

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我国轴承材料及热处理的发展方向现浅析如下:& k6 A0 z8 ]* S: V9 @

) a2 K3 {6 _7 I  `. ?% f8 ^  一、改进冶炼技术提高钢的洁净度及均匀性( K: b2 E/ m2 [) \
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  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。1 k2 T" r- v# O3 r+ e

& |6 h" r, N! W( m1 {. u) M- E5 e  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。4 r1 [2 B/ J3 l

' `' Q5 b5 W5 q% c7 s  二、开发推广新钢种满足不同轴承的要求4 b6 P6 |0 W- {/ I2 g4 M
/ Z! H5 T: H, |# D9 |, b
  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)。
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) M; g& }4 ~0 z( B2 ^  三、热处理新工艺的研究及推广0 b8 h6 k- n# [" e1 q( x( A# G" g) F8 _

5 Q8 _* m& T7 o0 R! [+ j  1.贝氏体淬火* k( k* ?7 J7 g; M$ A
! C1 b: o8 d% T) X. a
  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。
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  2.表面碳氮共渗% L- g# z* E6 W2 ]2 h# \

' v, i+ R. [. r( Z1 Q% O  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。
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% ?5 s9 m2 I2 M$ C. ]  四、表面改性技术& E" R& a; _) b/ Q; n6 d

) z/ |/ i8 f) y7 w  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。
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( e& p, `4 D9 e5 S/ W/ O  五、热处理设备及相关技术
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  t1 W' c+ D2 K2 s) |: Z  1.气氛及控制
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  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。0 x* t1 j* g0 k8 E0 v+ \
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  2.自动化及智能化
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  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。( o# M  F! u& x! g

, C" x% `! U6 |  六、变形及尺寸稳定性
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  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。
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( F) m( V* Z2 k9 R9 ^$ v  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。
发表于 2010-7-6 09:06:02 | 显示全部楼层 来自: 中国浙江宁波
这个难题可能要很长一段路要走,只有轴承行业发展提高了,对材料的要求高了,那些垃圾材料没需求了,冶金行业自然会提高,为了他们自身的生存,会下决心解决的,现在他们的日子太好了,不管什么钢材都供不应求,根本不想提高材料质量
发表于 2010-7-6 19:29:17 | 显示全部楼层 来自: 中国辽宁大连
楼主说:“变速箱采用碳氮共渗,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。”可随后又说:“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。”4 U: R! r0 N0 r  H3 o
   以上说法楼主怎样解释呢
发表于 2010-7-7 08:34:41 | 显示全部楼层 来自: 中国湖北襄阳
残余奥氏体可以改善表面的接触应力状态,降低应力集中,使疲劳裂纹不易形成,尤其是在污染润滑条件下,这种作用更加显著。当残余奥氏体量低于10%时,具有最好的接触疲劳寿命。
" ~; Z$ T) o3 Z6 U2 e    从尺寸稳定性的角度上,淬回火后残余奥氏体的含量越少越好,稳定性越高越好。但考虑到残余奥氏体对力学性能有利的影响,在满足尺寸稳定性要求下,应保留一定量的残余奥氏体。
( L0 A7 q, ~6 e5 q& n* R/ ?    所以寿命和尺寸稳定性对残余奥氏体含量要求是相反的,对于具体的轴承零件,残余奥氏体量的多少应视轴承的具体工况和性能要求而定。
发表于 2010-7-8 23:11:04 | 显示全部楼层 来自: 中国辽宁大连
对于国外的铁路轴承来说,我也接触过他们对残奥的要求,要求残奥是最小值,无最大值要求,而国内的铁路轴承零件对残奥的要求是最大值,无最小值要求,正好相反,不知这两个极端那个更合理。
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