GCr轴承钢的热处理工艺设计

热处理工艺

课设计题目GCr15轴承钢的热处理工艺计

程

设

计

说明书

课程名称：金属热处理工艺学

设计题目：GCr15轴承钢的热处理工艺设计

院系：机械工程学院

班级：材料成型及控制工程 XXXX

学号： 0 9 1 1 0 1 1 00

学生姓名： idealwang

指导教师：黄老师

热处理工艺课程设计任务书

目录

1 热处

理工艺

课程设

计的目

的

-------

-------

------4

2 零件的技术要求及选材 ------------------------4

2.1工作条件和技术要求 -------------------------4

2.2材料的选择 ---------------------------------5

2.3化学成分及合金元素的作用 -------------------6

3 热处理工艺课程设计的内容及步骤 ---------------7

3.1相变点的确定 ----------------------------------7

3.2热处理工艺 ----------------------------------8

3.2.1工艺流程 -------------------------8

3.2.2

热处理工艺参数的制定 -------------10 3.2.3处理工艺卡片填写 ---------------------12 任务下达日期：2011年12月19日 任务完成日期：2011年12月26日 答辩日期：

指导教师：黄新 学生签名：

3.2.4作过程中的注意事项 ------------------------------12

3.3家具的设计或者选用及零件的摆布------------------------13

3.4热处理设备的选择-----------------------16 3.5组织特点和性能的分析 ------------------------------16

4总结---------------------------------------------21 5收获和体会---------------------------------23 6参考文献-----------------------------------23 7附表1热处理工艺卡-------------------------25§1 热处理工艺课程设计的目的

热处理工艺课程设计是高等学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：（1）培养学生综合运用所学热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。

（2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和夹具设计等。

（3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、零件绘图和学习使用设计资料、手册、标准和规范。

因此，本课程设计要求我们综合运用所学知识来解决生产实践中的热处理工艺制定问题，包括工艺设计中的细节问题，如设备的选用，夹具的设计等。

要求我们设计工艺流程，这需要翻查大量的文献典籍。如何灵活使用资料、手册，怎样高效查找所需信息，以及手册的查找规范和标准等，均不是一蹴而就的事情，需要我们在实践中体会并不断地总结，才能不断进步。

材料热处理工艺课程设计是培养材料专业学生在热处理原理方面能力的重要环节，纸上谈兵是经不起考验的，扎实的理论唯有通过实践才能够证明，且科学的实践能够有效巩固甚至发展原有的理论，因此，本课程设计通过给出20余种不同牌号的材料，要求学生以个人（允许讨论）或组队的方式完成热处理工艺的设计，对学生巩固已学热处理知识、学习使用工具书、增强团队合作意识等是大有裨益的。

§2零件的技术要求及选材

2.1工作条件和技术要求

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，它有轴承内套、外套、滚动体和保护器四部分组成的。内套紧装于主轴上，随轴一起转动。而外套则装在轴承座中静止不动，在轴转动过程中，内套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。

随着科学技术的发展，一些特殊用途的轴承想着高转速、高负荷、高温、低温、特大型、特小型、低噪声发展。例如，轴承转速Dn值已达到4000000r/min；承受局部接触应力达4000MPa；工作温度达600℃以上；超低温度达到-350℃；有的轴承最大直径达 4.1m、质量达到7700kg；办公室自动化机器等小型轴承则要求抑制噪声。

滚动体和内外套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，因此在分析上述过程中可知，滚动轴承的损坏形式为接触疲劳破坏和磨损，要求滚动体与内外套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。所以轴承钢的零件热处理后的硬度要求见JB/T 1255-2001标准规定，套圈硬度一般为57～65HRC；钢球硬度一般为58～66HRC，滚子硬度一般为57～65HRC。以球轴承为例。

图1.向心球轴承及其载荷分布情况

2.2材料的选择

本课程设计所要求的轴承钢为高碳铬钢。轴承工作时，套圈与滚动体之间呈点接触或线接触，承受着集中的周期性交变载荷，并在其高速运转中，同时存在着滚动摩擦和滑动摩擦。因此疲劳断裂和磨损是轴承破坏的主要形式。基于轴承的工作条件和破坏形式，对轴承钢的性能提出以下要求：具有高的接触疲劳强度和抗压强度；具有高的弹性极限和屈服极限；具有一定的韧性；据有良好的尺寸稳定性；具有一定的抗腐蚀性能；具有高而均匀的硬度与耐磨性；具有良好的工艺性能。根据其性能要求，在材料选择上，也注意以上几点，通常选用高铬轴承钢来制造轴承零件，如GCr15。其含碳量为0.95%～1.05%，铬元素的含量为0.5%～1.65%,确保高硬度的要求。铬元素的加入明显提高了钢的淬透性，同时细化了晶粒，淬火后在马氏体晶体基体上分布细小的、均匀的碳化物，不会出现纤维状的碳化物。铬还能提高低温回火的稳定性。因此适合制造轴承。

2.3化学成分及合金元素的作用

GCr15为常用的高碳铬钢的一种，是应用最广泛的的一种轴承钢，用于制

造中小型轴承，也可以制造部分大型轴承。

表1.GCr15钢化学成分（%）

表2. GCr15钢常温下的物理性能

GCr15所含元素的作用：

碳保证轴承在淬火和低温回火后得到高硬度、高耐磨性和高的接触疲劳性能。

铬可以增加淬透性，还能部分溶于渗碳体形成较稳定的合金渗碳体，热处理后得到的细小的均匀的碳化物，对提高钢的耐磨性，尤其是对提高解除疲劳强度十分有利。铬还能提高马氏体的低温回火稳定性，热处理后得到均匀的高硬度，从而有效地提高钢的耐磨性。

硅、锰以进一步提高淬透性，适合制造大轴承。但是锰会增加钢的过热

倾向，含量过高会引起残留奥氏体量增加。硅还会增加钢中氧化夹杂，故需要加以限制。

钼主要作用是提高钢的淬透性，改善力学性能，特别是具有提高韧性的效果。此外还可以提高钢的耐磨性和渗碳性能，钼含量在此类钢中一般在1.00%以下。

磷、硫严格控制有害元素磷和硫量，磷在加热时会促使晶粒长大，并增加钢的脆性，降低硬度、增加淬火开裂倾向。硫会增加钢中硫化夹杂。

§3热处理工艺课程设计的内容及步骤

3.1相变点的确定

GCr15轴承钢是一种高碳铬钢，当向高碳铬轴承钢加入硅和锰合金元素后，它的多元状态图变得更加复杂了。硅的作用主要是引起相变点A1、A3、Acm升高，从而使状态图的A区趋于封闭；锰的作用则是引起S点左移，并使A1、A3下降，Acm升高，造成A区扩大。钢中硅几乎全部溶入固溶体中，而锰

C。通除一部分溶入固溶体之外，其余则形成渗碳体型碳化物（Fe，Cr，Mn）

3

过查找资料，可知Fe-C-Cr状态图上含1.6%Cr的垂直截面：

图2.Fe-C-Cr状态图上含1.6%Cr的垂直截面

表3. GCr15钢的临界点

3.2 热处理工艺

3.2.1工艺流程及目的

铬轴承钢零件的产生工艺路线一般如下:

轧制→正火→球化退火→机械加工→淬火→冷处理→低温回火→磨加工→附加回火→成品

1.正火工艺

如果毛坯锻造工艺不当，出现沿奥氏体晶界析出的二次网状碳化物和条状珠光体组织，因为它们在随后的球化退火过程中不能完全消除，从而影响零件的使用寿命，所以先采用正火工艺来消除这些组织。有粗大的网状碳化物的GCr15钢，采用900～950℃的加热温度，工件透热后保温40～60min，正火。若正火的加热温度过高，在冷却过程中也易析出网状碳化物，故需要采用较快的冷却速度。在油或水中冷却时，冷至500℃时应取出，以免产生裂纹。

正火的目的:改善或消除网状碳化物，提高冲击韧度。

退火时过热组织的返修。

细化原始组织，为提高抗回火稳定性做准备

2.球化退火工艺

经过锻造后的工件，如果其显微组织为细片状珠光体，则可直接进行球化退火。其目的是：降低硬度，便于切削加工，获得均匀的分布的细颗粒珠光体、为淬火做好准备，改善热处理的综合力学性能，消除加工硬

化，增加塑性。GCr15钢通常采用等温退火。其工艺是将刚才加热到780～810℃，保温3～6个小时，然后再690～750℃，保温4个小时以上，以便组织全部球化。790℃被认为最佳的球化加热温度。因为加热温度过高，大量碳化物溶解，球化结晶核心少，球化后为粗大的球状珠光体或部分片状组织；加热温度偏低，球化退火后组织中仍保留尚没转变的片状珠光体。

最佳的等温球化退火工艺如图:

温度/℃

时间

图3. 高碳铬轴承钢等温球化退火工艺曲线球化退火的目的: 使片状珠光体转变为细粒珠光体，为淬火准备良

好的原始组织。降低硬度使其易于切削加工。

提高塑性使其易于冷拉、冲压、冷辗。

3.淬火工艺

一般采用淬火和低温回火，其目的是提高钢的强度、硬度、耐磨性与抗疲劳性能。GCr15钢的淬火温度为820～860℃，温度太高，就会出现过热组

织，使轴承的韧性和疲劳强度下降；温度过低，奥氏体中溶解Cr、C数量减少，影响淬火后的硬度。轴承工件的淬火组织中马氏体和残余奥氏体是不稳定相，室温下停留时间过久，将会导致工件尺寸发生变化，使轴承的精度降低，所以，轴承淬火后，应及时采用160℃±10℃的低温回火，回火时间一般为2～4个小时。

淬火的目的: 充分发挥材料的各种综合性能潜力，提高硬度、强度、耐磨性、接触疲劳性能等，并为回火提供优良的马氏体组织，以便

最终获得最佳综合强韧化的性能。

4.冷处理

对于精密轴承零件，冷处理是淬火的继续，目的是让淬火后的残留奥氏体转变为马氏体，从而减少残留奥氏体量，以提高零件的尺寸稳定性。冷处理工艺的温度一般为-60～-80℃，保温时间为2～4小时，冷处理后恢复到室温在4小时内进行回火，以防止零件开裂。

冷处理的目的: 使淬火过程中未能充分转变的残留奥氏体继续向马氏体转变，除能提高零件的尺寸稳定性，还能略微提高零件的硬度

和防锈性能。有时也能利用马氏体比体积大这一原理用冷处理

来挽救因尺寸缩小而报废的产品。

5.回火的目的:零件淬火后必须及时进行回火。回火可以减少并稳定残余应力，

稳定组织，避免裂纹和变形，适当降低硬度而大幅度提高韧性，

使零件最终获得最佳配合的综合强韧性的力学性能和尺寸稳定

性。

6.附加回火：淬火未经冷处理的轴承零件，在磨削加工时，会产生磨削应力，

低温回火时未能完全消除的残留应力在磨削加工后会重新分布。

这俩种应力会导致尺寸发生变化，甚至会产生龟裂。为此，应在

进行一次附加回火，回火温度为120～160℃，保温时间为5～10h，

或更长。

回火的目的:回火的作用是消除磨削应力，进一步稳定组织，以便于提高零件的尺寸稳定性。

3.2.2热处理工艺参数的制定

根据时间计算公式τ=a×K×D 【其中K-装炉修正系数，D-工件有效厚度（mm），a-由钢种决定的加热系数（min/mm）】，以及经验公式等，查找资料，将工艺参数制表如下：

1）装炉修正系数K的确定：

图4.工件在炉内不同排布方式的加热时间修正值

装炉修正系数K取1.8。

2）由钢种决定的加热系数a（min/mm）的确定：

表 4. 钢加热系数

奥氏体化温度为：860℃。

3）工件有效

厚度的确定：

下表为不同形状和尺寸的工件加热计算时的特征尺寸及形状系数表，有此

可计算出工件的有效厚度为：

D=直径×形状系数=50×1.0=50mm 。

表5.状和尺寸的工件加热计算时的特征尺寸及形状系数

3.2.3热处理工艺卡片填写

见附表1 热处理工艺卡片。

3.2.4操作过程中的注意事项

3.3热处理设备的选择

①球化退火、淬火的设备：为了减少轴承钢在热处理过程中的氧化、脱碳，采用中温箱式保护气氛电阻炉。

图5.中温箱式保护气氛电阻炉

中温箱式保护气氛电阻炉：额定功率75kW,最高工作温度950℃,炉膛尺寸(mm):800×900×550,重量5350kg

②.回火设备：中温井式电阻炉

图6.中文普通井式电阻炉

③清洗设备：废水池。

④烘干设备：烘箱。

3.4 夹具的设计或选用及零件的摆布

因为GCr15轴承钢在热处理时，种类较多，以及零件小，所以夹具在这

忽略。

3.5组织特点与性能分析

3.5.1细粒状碳化物

高碳铬轴承钢的淬火温度为830℃～860℃，经油淬后，可获得细小的均匀的奥氏体晶粒度（5～8级），固溶体中的碳含量一般在0.5%～0.6%（质量），隐晶马氏体基体上分布着细小的均匀分布的粒状碳化物，其含量为7%～8%（体积），并含有少量残留奥氏体。这样的话，组织在性能上可得到最高硬度，弯曲强度和韧度，根据资料，马氏体基体上碳含量在0.45%时疲劳性能最好，若马氏体基体中碳含量固定在0.45%时，则碳化物在4%～6%(体积)为宜，所以，在有些情况下，可以降低钢中碳含量是有利的。轴承零件在淬火工艺中应尽量减少氧化脱碳，为了防止氧化脱碳，我们在热处理过程中，可以采用保护气氛加热或者是真空加热。

3.5.2退火组织和性能

在等温球化退火过程中，奥氏体转变为粒状珠光体。当片状过共析原始组织的奥氏体体化温度较低时，其中片状碳化物虽已溶解，但奥氏体的成分极不均匀，且由于大量未溶二次碳化物的存在，将为A1以下等温时共析碳化物的析出提供了非均质晶核，股促进了粒状珠光体的形成。如图7.

GCr15钢锻造后经球化退火，使钢中的碳化物球状化。球化退火可降低硬度，改善切削性能；获得均匀组织，改善热处理工艺性能；可经淬火、回火后得到良好的综合性能。

图7.GCr15钢常规等温球化退火组织

3.5.3火组织和性能

GCr15轴承钢的淬火组织是由淬火马氏体、残余奥氏体和剩余碳化物组成。轴承钢的淬火温度一般为820～860℃，其加热温度从俩个方面来影响淬火组织和性能。加热温度越高，碳化物溶解越多，奥氏体中碳化物及合金元素含量越高，淬透性（如图8）和淬火硬度上升，在适宜的加热温度和保温时间淬火，可获得良好的金相组织与硬度的最佳配合，如图 5.18。淬火加热温度若果太低，会使奥氏体中合金元素固容量不足，油冷后会出现非马氏体组织，使硬度和强度下降，如图9.当淬火温度过高时，碳化物大量溶解，并均匀化，阻止奥氏体晶粒长大的碳化物逐步减少，甚至消失，晶粒开始粗话，淬火后，会出现细长针状或者粗大针状马氏体组织，形成的过热组织或者严重过热组织，残留奥氏体增多，强度和韧性都达不到要求。

图8.淬回火马氏体组织图9.大量屈氏体组织

表6.GCr15钢不同淬火温度与组织性能的关系

由表5.8可知，淬火组织为以片状马氏体为主。随着淬火加热温度的升高，

奥氏体中含碳量增加，片状马氏体量也随之增多。当基体中碳含量质量分数

超过0.6%时，淬火组织为孪晶马氏体为主。GCr15轴承钢在820～860℃加热淬火，基体中含碳量在0.5%～0.6%之间，力学性能最好。

图10.GCr15轴承钢淬透性曲线

如图所示，是GCr15轴承钢的淬透性曲线，至水冷端的距离越远，其硬度越低。

当冷却到马氏体点Ms之下时，过冷奥氏体即发生马氏体相变。马氏体相变也分形核及成长两个阶段，但成长速度很快，形核后不到万分之一秒即生长完毕，因此马氏体转变速度几乎完全是由形核速度所控制。马氏体转变量只与温度有关，随温度下降转变量增加；与保温时间无关，恒温停留不会使马氏体量增加，反而会带来其他的问题。

马氏体点Ms与奥氏体的化学成分有关。其中碳的影响最大，碳含量增加，Ms点降低；合金元素W、Mo、Cr、V均使Ms点降低。淬火温度高，保温时间长，使奥氏体中的碳和合金元素含量增加，因而使Ms点下降。

轴承钢淬火后的基体组织中除了马氏体之外，还有的残余奥氏体。残余奥氏体的数量与Ms点有关。钢中的碳含量愈高，淬火温度愈高，则使残余奥氏体量愈多。在淬火时中断冷却，也会使残余奥氏体量增加，并且中断冷却的温度愈高，则残余奥氏体量也愈多。淬火温度对残余奥氏体，剩余碳化物的影响，如图

图11.淬火温度对GCr15钢硬度、残余渗碳体和残余奥氏体的影响

3.5.4火组织和性能

轴承钢淬火后应及时进行回火，以提高零件的组织及尺寸的稳定性，提高力学性能。挥霍一般采用160℃保温3h或者更长。回火组织为回火马氏体+弥散分布的碳化物+少量残留奥氏体。回火后硬度在62～66HRC。轴承零件的尺寸不稳定性的基本原因在于存在有内应力和残留奥氏体，增加组织稳定性和减少应力常用的措施是进行冷处理和附加回火。特别是对于精密轴承，为了保证零件的稳定性，必须要求消除残留奥氏体。一般采用淬火后立即进行冷处理。轴承在磨削加工后腰进行消除磨削应力的回火，一般应根据轴承精密等级来选

取不同的保温时间和回火次数。

回火可以减小并稳定残余应力，稳定组织，避免裂纹和变形。轴承钢中碳化物经过细化处理和采用低温回火，可以获得碳化物和晶粒同时发展的效果。淬回火后残留碳化物均匀、细小、圆整，组织中黑白区不很明显，带状碳化物和液析碳化物基本消除，淬回火马氏体组织细小、均匀，从而对轴承钢接触疲劳寿命的提高带来非常有利的影响。

如图是用不同含碳量的钢淬回火后，使其马氏体含碳量和残余奥氏体含量相同而未溶碳化物含量不同，经160℃回火后的力学性能。从图可知，未溶碳化物少量增高对硬度增高值不大，反映强度和韧性的压碎载荷则有所降低，对应力集中的敏感的解除疲劳寿命则明显降低，所以适当地降低轴承钢的含碳量是提高制件使用寿命的途径之一。

图12.高碳铬钢淬回火后未溶碳化物对硬度、压碎载荷和接触疲劳寿命的影响图13.GCr15钢回火温度和回火时间对硬度的影响

3.5.5GCr15轴承钢的过冷奥氏体的转变

GCr15轴承钢过冷奥氏体等温转变图

GCr15轴承钢在A1至马氏体开始转变温度Ms点之间，过冷奥氏体的等温转变分为珠光体型高温转变和贝氏体型中温转变；而过冷至Ms点以下时，则属于马氏体型—非等温转变。过冷奥氏体最不稳定的温度范围和最短孕育期，随着其中铬、碳、锰等元素的实际含量而改变，并取决于奥氏体化时的加热温度、保温时间以及原始组织的分散度。如图是GCr15轴承钢经860℃和1050℃奥氏体后所测得的过冷奥氏体等温转变图：

GCr轴承钢的热处理工艺设计

热处理工艺 课设计题目GCr15轴承钢的热处理工艺计 程 设 计说明书 课程名称：金属热处理工艺学 设计题目：GCr15轴承钢的热处理工艺设计 院系：机械工程学院 班级：材料成型及控制工程 XXXX 学号： 0 9 1 1 0 1 1 00 学生姓名： idealwang 指导教师：黄老师 热处理工艺课程设计任务书

目录 1 热处理工艺 课程设 计的目的 ------- -------------4 2 零件的技术要求及选材 ------------------------4 工作条件和技术要求 -------------------------4 材料的选择 ---------------------------------5 化学成分及合金元素的作用 -------------------6 3 热处理工艺课程设计的内容及步骤 ---------------7 相变点的确定 ----------------------------------7 热处理工艺 ----------------------------------8 3.2.1工艺流程 -------------------------8 3.2.2热处理工艺参数的制定 -------------10 任务下达日期：2011年12月19日 任务完成日期：2011年12月26日 答辩日期： 指导教师：黄新 学生签名：

3.2.3处理工艺卡片填写---------------------12 3.2.4作过程中的注意事项 ------------------------------12 家具的设计或者选用及零件的摆布------------------------13 热处理设备的选择-----------------------16组织特点和性能的分析 ------------------------------16 4总结---------------------------------------------21 5收获和体会---------------------------------23 6参考文献-----------------------------------23 7附表1热处理工艺卡-------------------------25§1 热处理工艺课程设计的目的 热处理工艺课程设计是高等学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：（1）培养学生综合运用所学热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。 （2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和夹具设计等。（3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、零件绘图和学习使用设计资料、手册、标准和规范。

轴承钢的热处理工艺及参数和发展

轴承钢热处理工艺参数 时间：2010-06-14 08:59:46 来源：机械社区作者：

时间：2010-04-19 16:29:25 来源：中国金属加工在线作者：轴承钢是质量要求很严格的钢类。目前对轴承钢提出的要求有：用户免加工和检查、提高质量、规格细化和提高尺寸精度等，而且，对这些要求的重要程度越来越高。为满足这些要求，JFE制钢使用了各种保证产品质量和进行精加工的设备生产轴承钢。这些设备与新开发的提高质量的技术相结合，可以生产尺寸范围宽、质量高、附加值高的热处理和热轧轴承钢。 JFE轴承钢制造技术的特点是： 1）表面质量精细加工和质量检查体系 用对钢坯进行火焰清理和将连铸坯轧制成小型圆坯的方法，均匀去除表面瑕疵、皮下夹杂物和脱碳层。对质量要求特别高的材料，实施钢坯扒皮作业高度清除缺陷。为保证小型圆坯的表面质量，用自动涡流探伤仪和磁粉探伤仪进行检查；对内部缺陷，用圆坯全断面超声波探伤仪检测内部孔隙和夹杂物。 2）轴承钢的精细制造技术和质量保证 在线材-棒材厂，在棒材轧制线上增设线材轧制线，进行联合轧制。对棒材和线材都采用4辊精轧机进行精轧，棒钢的尺寸精度在0.01mm以下，用户可以省略扒皮和拉拔加工。对线材可进行自由尺寸轧制，并可以生产Φ4.2mm的小尺寸线材。由于把线材已经轧制到锻造的尺寸，所以用户可以省略拔丝、热处理和表面处理工序。 3）提高钢的洁净度 近年来，JFE制钢为了提高钢的洁净度，采用了PERM（加减压精炼）、LF（炉外精炼炉）对钢的生产工艺进行了改进。PERM法是在转炉冶炼时，使氮、氢等气体溶解在钢中，然后，用RH炉（真空脱气）迅速减压，使钢中产生气体，利用这种气体捕捉并排除钢液中的夹杂物。 JFE制钢还在2008年新建LF炉，大大提高了夹杂物的去除能力。采用上述工艺和设备的效果是：与原有工艺相比，夹杂物个数预测指数减少34%、夹杂物最大直径指数减少29%、夹杂物最大直径指数分布的标准偏差减少了73%。 由于采用了具有上述特点的制造技术，JFE制钢今后将继续向用户 轴承钢资料 时间：2010-08-17 11:44:25 来源：热加工行业论坛作者：轴承钢全名叫滚动轴承钢，具有高的抗压强度与疲劳极限，高硬度，高耐磨性及一定韧性，淬透性好，对硫和磷控制极严，是一种高级优质钢，可做冷做摸具钢。 比重：7.81 (一)轴承钢锻造温度

热处理工艺规程(工艺参数)

热处理工艺规程（工艺参数） 编制： 审核： 批准： 生效日期： 受控标识处：

分发号： 目录 1.主题内容与适用范围 (1) 2.常用钢淬火、回火温度 (1) 要求综合性能的钢种 (1) 要求淬硬的钢种 (4) 要求渗碳的钢种 (6) 几点说明 (6) 3.常用钢正火、回火及退火温度 (7) 要求综合性能的钢种 (7) 其它钢种 (8) 几点说明 (8) 4.常用钢去应力温度 (10) 5.各种热处理工序加热、冷却范围 (12) 淬火………………………………………………………………………………………………1 2 正火及退火 (14) 回火、时效及去应力 (15) 工艺规范的几点说明 (16) 6.化学热处理工艺规范 (17) 氮化 (17) 渗碳 (20) 7.锻模热处理工艺规范 (22) 锻模及胎模 (22) 切边模 (24) 锻模热处理注意事项 (25) 8.有色金属热处理工艺规范 (26) 铝合金的热处理 (26) 铜及铜合金 (26)

9.几种钢锻后防白点工艺规范 (27) 第Ⅰ组钢 (27) 第Ⅱ组钢 (28) 1.主题内容与适用范围 本标准为“热处理工艺规程”（工艺参数），它主要以企业标准《金属材料技术条件》B/HJ－93年版所涉及的金属材料和技术要求为依据（不包括高温合金），并收集了我公司生产常用的工具、模具及工艺装备用的金属材料。 本标准适用于汽轮机、燃气轮机产品零件的热处理生产。 2.常用钢淬火、回火温度 要求综合性能的钢种：

注：①采用日本材料时，淬火温度为960～980℃，回火温度允许比表中温度高10~30℃。 ②有效截面小于20mm者可采用空冷。 要求淬硬的钢种（新HRC＞30）

轴承热处理(国外)

轴承热处理（国外） 热处理质量好坏直接关系着后续的加工质量以致最终影响零件的使用性能及寿命，同时热处理又是机械行业的能源消耗大户和污染大户。近年来，随着科学技术的进步及其在热处理方面的应用，热处理技术的发展主要体现在以下几个方面： （1）清洁热处理热处理生产形成的废水、废气、废盐、粉尘、噪声及电磁辐射等均会对环境造成污染。解决热处理的环境污染问题，实行清洁热处理（或称绿色环保热处理）是发达国家热处理技术发展的方向之一。为减少SO2、CO、CO2、粉尘及煤渣的排放，已基本杜绝使用煤作燃料，重油的使用量也越来越少，改用轻油的居多，天然气仍然是最理想的燃料。燃烧炉的废热利用已达到很高的程度，燃烧器结构的优化和空-燃比的严格控制保证了合理燃烧的前提下，使NOX和CO降低到最低限度；使用气体渗碳、碳氮共渗及真空热处理技术替代盐浴处理以减少废盐及含CN-有毒物对水源的污染；采用水溶性合成淬火油代替部分淬火油，采用生物可降解植物油代替部分矿物油以减少油污染。 （2）精密热处理精密热处理有两方面的含义：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）及热处理畸变为零。 （3）节能热处理科学的生产和能源管理是能源有效利用的最有潜力的因素，建立专业热处理厂以保证满负荷生产、充分发挥设备能力是科学管理的选择。在热处理能源结构方面，优先选择一次能源；充分利用废热、余热；采用耗能低、周期短的工艺代替周期长、耗能大的工艺等。 （4）少无氧化热处理由采用保护气氛加热替代氧化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，热处理后的精加工留量减少，提高了材料的利用率和机加工效率。真空加热气淬、真空或低压渗碳、渗氮、氮碳共渗及渗硼等可明显改善质量、减少畸变、提高寿命。 轴承零件的热处理质量控制在整个机械行业是最为严格的。轴承热处理在过去的20来年里取得了很大的进步，主要表现在以下几个方面：热处理基础理论的研究；热处理工艺及应用技术的研究；新型热处理装备及相关技术的开发。 1 高碳铬轴承钢的退火 高碳铬轴承钢的球化退火是为了获得铁素体基体上均匀分布着细、小、匀、圆的碳化物颗粒的组织，为以后的冷加工及最终的淬回火作组织准备。传统的球化退火工艺是在略高于Ac1的温度（如GCr15为780~810℃）保温后随炉缓慢冷却（25℃/h）至650℃以下出炉空冷。该工艺热处理时间长（20h以上）[1]，且退火后碳化物的颗粒不均匀，影响以后的冷加工及最终的淬回火组织和性能。之后，根据过冷奥氏体的转变特点，开发等温球化退火工艺：在加热后快冷至Ar1以下某一温度范围内（690~720℃）进行等温，在等温过程中完成奥氏体向铁素体和碳化物的转变，转变完成后可直接出炉空冷。该工艺的优点是节省热处理时间（整个工艺约12~18h）, 处理后的组织中碳化物细小均匀。另一种节省时间的工艺是重复球化退火：第一次加热到810℃后冷却至650℃，再加热到790℃后冷却到650℃出炉空冷。该工艺虽可节省一定的时间，但工艺操作较繁。 2 高碳铬轴承钢的马氏体淬回火 2.1常规马氏体淬回火的组织与性能 近20年来，常规的高碳铬轴承钢的马氏体淬回火工艺的发展主要分两个方面：一方面是开展淬回火工艺参数对组织和性能的影响，如淬回火过程中的组织转变、残余奥氏体的分解、淬回火后的韧性与疲劳性能等[2~10]；另一方面是淬回火的工艺性能，如淬火条件对尺寸和变形的影响、尺寸稳定性等[11~13]。 常规马氏体淬火后的组织为马氏体、残余奥氏体和未溶（残留）碳化物组成。其中，马氏体的组织形态又可分为两类：在金相显微镜下（放大倍数一般低于1000倍），马氏体可分为板条状马氏体和片状马氏体两类典型组织，一般淬火后为板条和片状马氏体的混合组织，或称介于二者之间的中间形态—枣核状马氏体（轴承行业上所谓的隐晶马氏体、结晶马氏体）；在高倍电镜下，其亚结构可分为位错缠结和孪晶。其具体的组织形态主要取决于基体的碳含量，奥氏体温度越高，原始组织越不稳定，则奥氏体基体的碳含量越高，淬后组织中残余奥氏体越多，片状马氏体越多，尺寸越大，亚结构中孪晶的比例越大，且易形成淬火显微裂纹。一般，基体碳含量低于0.3%时，马氏体主要是位错亚结构为主的板条马氏体；基体碳含量高于0.6%时，马氏体是位错和孪晶混合亚结构的片状马氏体；基体碳含量为0.75%时，出现带有明显中脊面的大片状马氏体，且片状马氏体生长时相互撞击处带有显微裂纹[8]。与此同时，随奥氏体化温度的提高，淬后硬度提高，韧性下降，但奥氏体化温度过高则因淬后残余奥氏体过多而导致硬度下降。 常规马氏体淬火后的组织中残余奥氏体的含量一般为6~15%，残余奥氏体为软的亚稳定相，在一定的条件下（如回火、自然时效或零件的使用过程中），其失稳发生分解为马氏体或贝氏体。分解带来的后果是零件的硬度提高，韧性下降，尺寸发生变化而影响零件的尺寸精度甚至正常工作。对尺寸精度要求较高的轴承零件，一般希望残余奥氏体越少越好，如淬火后进行补充水冷或深冷处理，采用较高温度的回火等[12~14]。但残余奥氏体可提高韧性和裂纹扩展抗力，一定的条件下，工件表层的残余奥氏体还可降低接触应力集中，提高轴承的接触疲劳寿命，这种情况下在工艺和材料的成分上采取一定的措施来保留一定量的残余奥氏体并提高其稳定性，如加入奥氏体稳定化元素Si、

热处理工艺规程(工艺参数)

热处理工艺规程B/Z61.012－95 （工艺参数） 2005年12月5日

目录 1.主题内容与适用范围 (1) 2.常用钢淬火、回火温度 (1) 2.1要求综合性能的钢种 (1) 2.2要求淬硬的钢种 (4) 2.3要求渗碳的钢种 (6) 2.4几点说明 (6) 3.常用钢正火、回火及退火温度 (7) 3.1要求综合性能的钢种 (7) 3.2其它钢种 (8) 3.3几点说明 (8) 4.常用钢去应力温度 (10) 5.各种热处理工序加热、冷却范围 (12) 5.1淬火……………………………………………………………………………………………1 2 5.2 正火及退火 (14) 5.3回火、时效及去应力 (15) 5.4工艺规范的几点说明 (16) 6.化学热处理工艺规范 (17) 6.1氮化 (17) 6.2渗碳 (20) 7.锻模热处理工艺规范 (22) 7.1锻模及胎模 (22) 7.2切边模 (24) 7.3锻模热处理注意事项 (25) 8.有色金属热处理工艺规范 (26) 8.1铝合金的热处理 (26) 8.2铜及铜合金 (26) 9.几种钢锻后防白点工艺规范 (27) 9.1第Ⅰ组钢 (27) 9.2第Ⅱ组钢 (28)

热处理工艺规程（工艺参数） 1.主题内容与适用范围 本标准为“热处理工艺规程”（工艺参数），它主要以企业标准《金属材料技术条件》B/HJ－93年版所涉及的金属材料和技术要求为依据（不包括高温合金），并收集了我公司生产常用的工具、模具及工艺装备用的金属材料。 本标准适用于汽轮机、燃气轮机产品零件的热处理生产。 2.常用钢淬火、回火温度 2.1 要求综合性能的钢种： 表1

轴承钢热处理工艺

轴承钢热处理工艺EE轴承钢gcr15介绍 轴承钢GCr15，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50~58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能。。GCr15（滚铬15，轴承钢），在临沂市场比45号钢还便宜，硬度、耐磨性、热处理工艺性都好。 有些特殊用钢，则用专门的表示方法，如滚动轴承钢，其牌号以G表示，不标含碳量，铬的平均含量用千分之几表示。如GCr15，表示含铬量为1.5%的滚动轴承钢。 GCr15钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。该钢冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形成白点敏感性能大，有回火脆性。 化学成分/元素含量（%）C：0.95-1.05 Mn：0.20-0.40 Si：0.15-0.35 S：<；=0.020 P:<；=0.027 Cr:1.30-1.65 其热处理制度为：钢棒退火，钢丝退火或830-840度油淬。热处理工艺参数： 1.普通退火：790-810度加热，炉冷至650度后，空冷—HB170-207 2.等温退火：790-810度加热，710-720度等温，空冷—HB207-229 3.正火：900-920度加热，空冷—HB270-390 4.高温回火：650-700度加热，空冷—HB229-285 5.淬火：860度加热，油淬—HRC62-66 6.低温回火：150-170度回火，空冷—HRC61-66 7.碳氮共渗：820-830度共渗1.5-3小时，油淬，-60度至-70度深冷处理+150度至+160回火，空冷—HRC&asymp；67 GCr15是滚动轴承轴. W(Cr) = 1.5%； 与不锈钢的区别: a.含碳量: 滚动轴承轴0.95%-1.15%；不锈钢0.1%-0.2%； b.含铬量: 滚动轴承轴0.4%-1.65%；不锈钢12.7%以上<；优点所在>；； —提示:含碳量和含铬量是防锈的关键—- 可以对比发现,滚动轴承轴的防锈能力远不及不锈钢. 轴承钢GCR15是否导磁：有磁性。 1CR17都有磁性。

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。Cr 作为基本合金元素，轴承钢的W（Cr）一般控制在1.65％以下。Cr一方面提高淬透性，使淬火后的组织和硬度均匀；另一方面，Cr溶于渗碳体中形成较稳定的含Cr渗碳体，这种合金渗碳体在淬火加热时溶解较慢，并以细小颗粒均匀分布在基体上，有利于提高耐磨性。 （二）材料终选 GCr15是铬轴承钢中典型的钢种，它的使用量很大，约占铬轴承钢的90％。国外所使用的铬轴承钢的成分也大致相似。GCr15钢含有较少量合金元素，综合性能良好，淬火回火后具有高而均匀的硬度，耐磨性能好，接触疲劳强度高。钢的热加工型号，球化退火后有良好的可切削性。综上所述，圆锥滚子轴承可以选用GCr15钢。 三．圆锥滚子轴承热处理工艺设计 组成滚动轴承的零件有外圈、内圈、滚动体和保持架。对于不同的零件，其加工过程和方法是不同的。对

轴承钢的热处理

轴承钢材料的化学热处理 (1)钢渗的碳将碳原子渗入钢件表层常用于耐磨并受冲击的零件，如:轮、齿轮、轴、活塞销等使表面具有高的硬度(HRC60～65)和耐磨性，而中心仍保持高的韧性 (2)钢渗的氮将氮原子渗入钢件表层常用于重要的螺栓、螺母、销钉等零件提高钢件表层的硬度、耐磨性、耐蚀性 (3)钢的氰化将碳和氮原子同时渗人到钢件表层适用于低碳钢、中碳钢或合金钢零件，也可用于高速钢刀具提高钢件表层的硬度和耐磨性 8．发黑将金属零件放在很浓的碱和氧化剂溶液中加热氧化，使金属零件表面生成一层带有磁性的四氧化三铁薄膜常用于低碳钢、低碳合金工具钢由于材料和其他因素的影响，发黑层的薄膜颜色有蓝黑色、黑色、红棕色、棕褐色等，其厚度为0.6～O．8μm 防锈、增加金属表面美观和光泽，消除淬火过程中的应力。 轴承钢材料的热处理钢铁材料的一般热处理 1．退火将钢件加热到一定温度，保温一定时间，然后缓慢冷却到室温①降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工②细化晶粒，均匀钢的组织，改善钢的性能及为以后的热处理作准备③消除钢中的内应力。防止零件加工后变形及开裂 退火类别 (1)完全退火将钢件加热到临界温度(不同钢材临界温度也不同，一般是710-750℃，个别合金钢的临界温度可达800—900oC)以上30—50oC，保温一定时间，然后随炉缓慢冷却(或埋在沙中冷却) 细化晶粒，均匀组织，降低硬度，充分消除内应力完全退火适用于含碳量(质量分数)在O．8％以下的锻件或铸钢件(2)球化退火将钢件加热到临界温度以上20～30oC，经过保温以后，缓慢冷却至500℃以下再出炉空冷降低钢的硬度，改善切削性能，并为以后淬火作好准备，以减少淬火后变形和开裂,球化退火适用于含碳量(质量分数)大于O．8％的碳素钢和合金工具钢

热处理工艺设计课程设计

北华航天工业学院 《热处理工艺设计》 课程设计报告 报告题目：CA8480轧辊车床主轴 和淬火量块 热处理工艺的设计 作者所在系部：材料工程系 作者所在专业：金属材料工程 作者所在班级：B10821 作者学号：20104082104 作者姓名：倪新光 指导教师姓名：翟红雁 完成时间：2013.06.27

课程设计任务书 课题名称 CA8480轧辊车床主轴和淬火量块 热处理工艺的设计 完成时间06.27 指导教师翟红雁职称教授学生姓名倪新光班级B10821 总体设计要求 一、设计要求 1.要求学生在教师指导下独立完成零件的选材； 2.要求学生弄清零件的工作环境。 3.要求学生通过对比、讨论选择出最合理的预先热处理工艺和最终热处理工艺方法； 4.要求学生分别制定出预先热处理和最终热处理工艺的正确工艺参数，包括加热方式、加热温度、保温时间以及冷却方式； 5.要求学生写出热处理目的、热处理后组织以及性能。 工作内容及时间进度安排 内容要求时间备注 讲解并自学《金属热处理工艺》课本第六章；收集资料, 分析所给零件的工作环境、性能要求, 了解热处理工艺设计的方法、内容和步骤； 通过对零件的分析，选择合适的材料以及技术要 求 0.5天 热处理工艺方法选择和工艺路线的制定 确定出几种（两种以上）工艺 线及热处理 方案，然后进行讨论对比优缺点, 确定最佳工艺 路线及热处理工艺方案 1.5天 热处理工艺参数的确定及热处理后组织、性能 查阅资料，确定出每种热处理工艺的参数, 包括加热方式、温度和时间，冷却方式等，并绘 出相应的热处理工艺曲线 1.5天 编写设计说明书按所提供的模板 0.5天 答辩1天 课程设计说明书内容要求 一. 分析零件的工作环境，确定出该零件的性能要求，结合技术要求，选出合适的材料，并阐述原因。 二. 工艺路线和热处理方案的讨论。要求两种以上方案进行讨论，条理清晰，优缺点明确。 三. 每种热处理工艺参数的确定（工序中涉及到的所有热处理工艺）。写出确定参数的理由和根据，（尽可能写出所使用的设备）要求每一种热处理工艺都要画出热处理工艺曲线; 四. 写出每个工序的目的以及该零件热处理后常见缺陷。

GCr轴承钢热处理工艺设计

G C r轴承钢热处理工艺 设计 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

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 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。夹杂物量愈高，寿命就越短。为了满足这些性能的要求，常常采用高碳铬轴承钢(GCr15 )经退火、淬火加低温回火的热处理工艺，为了改善冶炼质量，近来已采用电炉冶炼并经电渣重熔，亦可采用真空冶炼，真空自耗精炼等新工艺来提高轴承钢的质量。 高碳铬轴承钢的含碳质量分数比较高，一次预备热处理是球化退火，主要目的是为 了降低硬度，改善切削加工性，同时获得均匀分布的细粒状珠光体，为最终热处理做好 组织上的准备。 通过对经典GCr15轴承钢热处理工艺的分析，更加明确在执行热处理工艺过程中 所需要注意的问题。能够正确确定加热温度、时间，保温时间，冷却方式，其目的就是 通过正确的热处理工艺，使金属材料的潜在能力得到充分的发挥。 根据轴承的工作条件，失效形式及性能要求，本设计选择的轴承材料为GCr15轴 承钢；在设计球化退火-淬火加低温回火热处理工艺中，本设计借鉴了《热处理工程师 手册》，《钢的热处理》，《热处理工程基础》，《金属热处理原理与工艺》等。根据 工艺设计的理论基础设定了完整的热处理工艺流程，使热处理的GCr15轴承钢具有高 硬度，高耐磨性，高的耐点蚀性能，高的疲劳强度，从而满足轴承的质量要求。

热处理工艺规范

ZX/JS-007 江苏新中信电器设备有限公司 热处理工艺规范 编制：审批： 二零一三年三月 江苏新中信电器设备有限公司 热处理工艺规范ZX/JS-007 1 目的 对零部件消除应力，改善材料或零件机械性能的热处理质量实施控制，以保证热处理符合技术条件的要求。 2适用范围 本规范适用于本厂钢制零件在周期作业加热炉中的调质、固熔工序。 3准备工作 3.1检查设备及仪表是否正常。 3.2检查零件上的材料是否符合图样要求。 3.3检查零件的尺寸是否符合图样及工艺文件的规定。 3.3.1调质件最好先经粗加工，断面大于100mm的零件，当有内孔时，应钻孔后

再调质，并且防止出现尖角。 3.3.2调质件的加工余量应大于允许的变形量。 3.3.3不同淬火温度的调质件，不得同炉处理，同炉处理件的有效厚度应相近。 4 工艺规范 4.1 技术部根据标准、工艺规程、材料和设计技术条件，负责编制热处理工艺规程。 4.2 热处理工艺规程至少应包括以下内容： a)热处理工件的材料牌号 b)热处理设备及热处理种类（调质、固溶等） c)热处理工艺参数（升温、保温、出炉温度、回火温度及各温度段的加热时间等）和工艺曲线图。 d)冷却方法及冷却介质。 4.3 消除应力热处理后一般不得再进行焊接补焊。否则应重新进行热处理。 4.4 ASTM A276 410或420调质处理(详见附录1)规范见表1。 表1

4.4.1机械性能参数： ≥550MPa 。 Rm ≥690MPa ； Rp 0.2 4.5 ASTM A276 410或420淬火处理(详见附录2)规范见表2。 表2 4.6 ASTM A182 F304、F316、F321钢固溶处理（详见附录3）规范见表3。

GCr15轴承钢的热处理工艺设计

热处理工艺 设计题目GCr15轴承钢的热处理工艺计 课程设计说明书 课程名称：金属热处理工艺学 设计题目：GCr15轴承钢的热处理工艺设计 院系：机械工程学院 班级：材料成型及控制工程 XXXX 学号： 0 9 1 1 0 1 1 00 学生姓名： idealwang 指导教师：黄老师 热处理工艺课程设计任务书

目录 1 热处理工艺课程设计的目的 --------------------4 2 零件的技术要求及选材 ------------------------4工作条件和技术要求-------------------------4材料的选择---------------------------------5化学成分及合金元素的作用-------------------6 3 热处理工艺课程设计的内容及步骤 ---------------7相变点的确定 ----------------------------------7

热处理工艺----------------------------------8 3.2.1工艺流程-------------------------8 3.2.2热处理工艺参数的制定-------------10 3.2.3处理工艺卡片填写---------------------12 3.2.4作过程中的注意事项 ------------------------------12家具的设计或者选用及零件的摆布------------------------13 热处理设备的选择-----------------------16组织特点和性能的分析 ------------------------------16 4总结---------------------------------------------21 5 收获和体会 ---------------------------------23 6 参考文献 -----------------------------------23 7 附表 1 热处理工艺卡 -------------------------25§1 热处理工艺课程设计的目的 热处理工艺课程设计是高等学校金属材料工程专业一次专业课 设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：（1）培养学生综合运用所学热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。 （2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和夹具设计等。 （3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、零件绘图和学习使用设计资料、手册、标准和规范。 因此，本课程设计要求我们综合运用所学知识来解决生产实践中的热处理工艺制定问题，包括工艺设计中的细节问题，如设备的选用，夹具的设计等。要求我们设计工艺流程，这需要翻查大量的文献典籍。如何灵活使用资料、手册，怎样高效查找所需信息，以及手册的查找

GCr轴承钢的热处理工艺设计

热处理工艺 课程设计说明书课程名称：金属热处理工艺学 设计题目：GCr15轴承钢的热处理工艺设计 院系：机械工程学院 班级：材料成型及控制工程 XXXX 学号： 0 9 1 1 0 1 1 00 学生姓名： idealwang 指导教师：黄老师 热处理工艺课程设计任务书

目录 1热 工艺 课程 设计 的目 的 ----- ----- ----- ----- 4 2零 件的 技术 要求 及选 材 ----- ----- -----

---------4 2.1工作条件和技术要求-------------------------4 2.2材料的选择---------------------------------5 2.3化学成分及合金元素的作用-------------------6 3热处理工艺课程设计的内容及步骤---------------7 3.1相变点的确定----------------------------------7 3.2热处理工艺----------------------------------8 3.2.1工艺流程-------------------------8 3.2.2热处理工艺参数的制定-------------10 3.2.3处理工艺卡片填写---------------------12 3.2.4作过程中的注意事项 ------------------------------12 3.3家具的设计或者选用及零件的摆布------------------------13 3.4热处理设备的选择-----------------------16 3.5组织特点和性能的分析 ------------------------------16 4总结---------------------------------------------21 5收获和体会---------------------------------23 6参考文献-----------------------------------23 7附表1热处理工艺卡-------------------------25§1 热处理工艺课程设计的目的 热处理工艺课程设计是高等学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：

热处理工艺研究

三、项目的关键技术、主要研究内容、拟采取的技术工艺路线及实施方案 3．滚针轴承零件材料应用、热处理工艺及表面处理工艺研究 3.1 轴承零件材料应用、优化 材料是保证轴承质量的基础，为了使轴承获得长寿命、持久的高精度和低磨擦，制造轴承零件的材料必须具有接触疲劳强度高、耐磨性好、组织稳定性好、纯净度高等特点。 我国生产的GCr15要求的技术标准为GB/T18254-2002,其夹杂物、氧、钛含量要求较为宽松，钢材均匀性较差，如用美国轴承钢牌号SAE52100，其夹杂物、氧、钛含量等均低于我国的GCr15，钢材均匀性好，轴承钢原材料应使用SAE52100或更严格要求，零件使用寿命会明显提升。目前针对一些承受重载的滚针轴承，我们与上海宝钢已经就特殊要求及重载下工作的轴承使用的材料，签订合作协议，共同对长寿命、重载轴承使用材料进行协作开发。 1）轴承的疲劳性能主要取决于轴承钢材的纯洁度 实体滚针轴承或滚动体（滚针），一般采用高碳铬轴承钢制造，而在轴承服役条件下，套圈和滚动体材料要承受高的交变接触应力，氧化物等非金属夹杂物对交变接触应力非常敏感。如在采购选用时对轴承钢的原材料的某些化学成份和纯净度加以控制，就十分有利于提高轴承的寿命，具体表现在： a)轴承钢中铬含量的控制 一般轴承用钢主要是高碳铬轴承钢，即含碳量1%左右，加入1.5%左右的铬,并含有少量的锰、硅元素的过共析钢。铬可以改善热处理性能、提高淬透性、组织均匀性、回火稳定性，又可以提高钢的防锈性能和磨削性能。但当铬含量超过1.65%时，淬火后增加钢中残余奥氏体，降低硬度和尺寸稳定性，增加碳化物的不均匀性，降低钢的冲击韧性和疲劳强度。为此，高碳铬轴承钢中的含铬量一般控制在1.65%以下，只有严格控制轴承钢中的化学成份，才能通过热处理工序获得满足轴承性能的组织和硬度。 b)轴承钢中含氧量的控制 钢中氧含量对轴承疲劳寿命的影响主要是通过高倍夹杂物（如Al2O3）而起作用的，而氧化物夹杂对轴承的接触疲劳寿命的影响最为严重，所以降低轴承钢中的氧含量可以明显提高轴承的疲劳寿命，图11的试验结果可以清楚说明这一点。

金属热处理工艺参数

金属热处理工艺手册一、调质工艺 序号钢号 淬火回火 硬度HB 截面大小 mm 温度淬火介质温度°C 冷却方法 1 35 840-860 水 500-540 空气 197-255 小于100 860-880 560-600 156-207 100到300 850-870 油 610-630 121-187 大于300 570-590 170-217 2 45 850-870 油 580-620 空气 163-238 小于100 480-500 196-255 100到330 水 500-530 217-248 830-850 560-580 207-255 3 40CrA 840-860 油520-540 油 280-321 小于40 540-560 269-302 550-570 241-277 大于40-60 570-590 217-255 大于60-120 590-610 192-233 大于120 4 12Cr1MoV A 980-1000 740-760 空气131-163 小于160 5 15CrMoA 900-920 油540-560 空气 207-241 小于160 570-590 170-207 小于210 6 20CrMoA 880-900 水550-570 空气 220-270 小于100 570-590 197-241 小于200 630-640 163-187 7 34CrMoA 35CrMoA 860-880 油 550-570 空气 255-311 小于70 580-600 241-302 大于70-100 610-640 217-265 510-530 241-265 8 9 10 11 12 13

轴承钢的热处理

轴承钢的热处理 轴承钢锭一般要在1200～1250℃高温下进行长时间扩散退火，以改善碳化物偏析。热加工时要控制炉内气氛，钢坯加热温度不宜过高，保温时间不宜过长，以免发生严重脱碳。终轧（锻）温度通常在800～900℃之间，过高易出现粗大网状碳化物，过低易形成轧（锻）裂纹。轧（锻）材成品应快冷至650℃，以防止渗碳体在晶界上呈网状析出，有条件时可采用控制轧制工艺。 为了取得良好的切削性和淬火前的预组织，冷加工用轴承钢材要进行完全的球化退火。退火温度一般为780～800℃，退火时要防止脱碳。如果轧制钢材存在过粗的网状渗碳体，则退火前需先进行正火处理。铬轴承钢通常在830～860℃之间加热，油淬，150～180℃回火。精密轴承的组织中，应尽可能降低残余奥氏体量或使残余奥氏体在使用过程中保持稳定，因此常需在淬火后进行-80℃（或更低温度）冷处理和在 120～140℃下进行长时间的稳定化处理。 轴承钢热处理工艺包括正火、退火等预先热处理和最终热处理两个主要环节。GCr15钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。GCr15轴承钢热处理后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。 （1）预先热处理 ①正火：铬轴承钢正火工艺，工件透热后保温40~60min，冷却需要较快，正火之后立即转为球化退火。 ②球化退火：GCr15铬轴承钢常采用等温球化退火工艺，790℃被认为是最佳的球化加热温度。退火前需加热到900~920℃，保温2/3~1h后正火。 保温时间随工件大小、加热炉的均匀性、装炉方法及装炉量、退火前的原始组织均匀性而定。 低温球化退火主要适用于冷冲球、冷挤压套圈的再结晶退火。 普通球化退火、等温球化退火主要适用于锻造套圈、热冲球以及横锻球的退火。铬轴承钢球化退火工艺。 （2）最终热处理 ①轴承零件：一般采用淬火和低温回火，其目的是提高钢的强度、硬度、耐

GCr轴承钢的热处理工艺设计

热处理工艺 程 设 计说明书 课程名称：金属热处理工艺学 设计题目：GCr15轴承钢的热处理工艺设计 院系：机械工程学院 班级：材料成型及控制工程XXXX 学号：0 9 1 1 0 1 1 00 学生姓名：idealwang 指导教师：黄老师 热处理工艺课程设计任务书

2 零件的技术要求及选材 --------------------------------------------- 4 2.1工作条件和技术要求 --------------------------------------------- 4 2.2材料的选择 5 2 . 3化学成分及合金元素的作用 6 3 热处理工艺课程设计的内容及步骤 7 3.1相变点的确定 7 3 . 2热处理工艺 8 3.2.1 工艺流程 8 3.2.2 热处理工艺参数的制定 ---------------------------- 1 0 目录 1 热处 理工艺 课程设 计的目 的

3.2.3 处理工艺卡片填写---------------------------------------------------------- 1 2 3.3 家具的设计或者选用及零件的摆布---------------------- 13 3 . 4 热处理设备的选择------------------------------------------------------------ 16 3.5 组织特点和性能的分析--------------------------- 16 4 总结 --------------------------------------------------------------------------------- 21 5 收获和体会----------------------------------------------------------------------- 23 6 参考文献-------------------------------------------------------------------------- 23 7 附表1 热处理工艺卡------------------------------------------------------------ 25§ 1 热处理工艺课程设计的目的 热处理工艺课程设计是高等学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是：（1）培养学生综合运用所学热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。 （2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和夹具设计等。 （3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、零件绘图和学习使用设计资料、手册、标准和规范。 因此，本课程设计要求我们综合运用所学知识来解决生产实践中的热处理工艺制定问题，包括工艺设计中的细节问题，如设备的选用，夹具的设计等。

热处理工艺设计

50CrVA钢调速弹簧的 热处理工艺设计 1 热处理工艺课程设计的意义 热处理工艺课程设计是高等工业学校金属材料工程专业一次专业课设计练习，是热处理原理与工艺课程的最后一个教学环节。其目的是： （1）培养学生综合运用所学的热处理课程的知识去解决工程问题的能力，并使其所学知识得到巩固和发展。 （2）学习热处理工艺设计的一般方法、热处理设备选用和装夹具设计等。（3）进行热处理设计的基本技能训练，如计算、工艺图绘制和学习使用设计资料、手册、标准和规范。 2热处理课程设计的任务 ①普通热处理工艺设计 ②特殊热处理工艺设计 ③制定热处理工艺参数 ④选择热处理设备 ⑤设计热处理工艺所需的挂具、装具或夹具 ⑥分析热处理工序中材料的组织和性能 ⑦填写工艺卡片 350CrVA调速弹簧的技术要求及选材 3.1 技术要求 50CrVA钢喷油泵调速弹簧技术要求如下： 硬度：HRC46～51 3.2 零件图 喷油泵调速弹簧的零件如图3.1所示。

图3.1 喷油泵调速弹簧 3.3 材料的选择 3.3.1零件用途 喷油泵调速弹簧，利用弹簧的受力形变和恢复来调节气门的开合，从而调节喷油泵的喷油速度与喷油量。 3.3.2工作条件 （1）喷油泵调速弹簧工作时，要承受高应力。 （2）喷油泵调速弹簧要承受高频率往复运动。 （3）喷油泵调速弹簧要在较高的温度下工作。 3.3.3性能要求 弹簧的性能要求为如下几个方面：

力学性能：由于弹簧是在弹性范围内工作，不允许有永久变形。要求弹簧材料有良好的微塑性变形能力，即弹性极限、屈服极限和屈强比要高。 理化性能方面：喷油泵调速弹簧的工况很复杂，要在较高的温度下长期工作，因此要求弹簧材料有良好的耐热性，即有高的蠕变极限、蠕变速率较小和较低的应力松弛率。 工艺性能方面：尺寸较小的弹簧热处理时变形大、难以校正和保证弹簧产品质量，宜选用已强化的弹簧材料，冷成型后不经淬火、回火，只须进行低温退火。这样更能保证大批量小弹簧的产品质量和成本低廉。 3.3.4材料选择 选用50CrVA钢热轧弹簧钢丝卷制。由于50CrVA钢中含有铬能够提高淬透性并且可降低锰引起过热的敏感性，铬熔于铁素体中使弹性极限提高。钒可以细化组织，减少过热敏感性，提高钢的强度和冲击韧性。可用作特别重要的承受高应力的各种尺寸的螺旋弹簧，也可也用作在300°C以下工作的重要弹簧，如各种阀门弹簧，喷油嘴弹簧。 3.3.550CrVA钢化学成分及合金元素作用 表3.1 50CrVA钢的化学成分[1]（GB/T3077-1990）ω/% C Si Mn Cr V Ni P S 0.44～0.54 0.17～0.37 0.50～0.80 0.80～1.10 0.10～0.20 ≤0.35 ≤0.035 ≤0.030 50CrVA钢的化学成分示于表3.1 化学元素作用： ① C ：保证形成碳化物所需要的碳和保证淬火马氏体能够获得的硬度 ② Cr：提高钢的淬透性并有二次硬化作用，是刚在高温时仍具高强度和高硬度，增加钢的耐磨性，增高钢的淬火温度。 ③ Si：能提高钢的淬透性和抗回火性，对钢的综合机械性能，还能增高淬火温度，阻碍碳元素溶于钢中。 ④ Mn：能增加钢的强度和硬度，有脱氧及脱硫的功效（形成MnS），防止热脆，故Mn能改善钢的锻造性和韧性，可增进刚的硬化深度，降低钢的下临界点，增加奥氏体冷却时的过冷度，细化珠光体组织以改善机械性能。 ⑤ V：可以细化组织，减少过热敏感性，提高钢的强度和冲击韧性。