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。
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热处理工艺,立方氮化硼刀具BN-H11材质
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正火,退火,预先热处理,最终热处理
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一、GCr15轴承钢预先热处理
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。
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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、耐磨性与抗疲劳性能。GCr15钢淬火温度在820-860℃,油淬临界直径为25mm。一般采用油冷淬火。加热保温时间比合金工具钢长,盐浴加热系数取值0.8-1.5min/mm。空气炉加热系数1.5~2min/mm。
精密轴承零件为稳定尺寸,淬火后应进行-60-80℃冷处理,保温时间为2-4h,冷处理后零件恢复到室温,在4h内进行回火,以防止零件开裂。
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。这两种应力会导致零件尺寸发生变化,甚至会产生龟裂。为此,应再进行一次补充回火,回火温度为120-160℃,保温5-10h或更长。
②工模具GCr15热处理:由于此钢容易产生白点缺陷,大型工模具热处理容易开裂,采用缓慢加热或690℃长时间(大于5h)分段等温可以降低开裂概率,奥氏体化温度选择810℃±10℃,保温系数a=1.6-0.9min/mm。大于60mm直径的工件需要水油双液淬火。
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三、加工GCr15轴承钢的刀具材料
GCr15轴承钢经过热处理之后的硬度一般都在HRC50以上,硬度高难加工,所以选择刀具必须选择硬度高,耐磨性好的刀具材料,目前,加工GCr15轴承钢的刀具材料有硬质合金刀具,陶瓷刀具和立方氮化硼刀具。硬质合金刀具加工GCr15轴承钢,由于硬质合金刀具刀体的硬度低,加工GCr15轴承钢会出现不耐磨的现象,尤其批量生产时影响加工效率;陶瓷刀具加工GCr15轴承钢,虽然硬度高于硬质合金刀具,但脆性大,受其抗冲击性的限制,只能在精加工工序中使用,并且尽量避免断续切削;选择非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-H11材质精加工GCr15轴承钢精度可达Ra0.8,增加使用刀具寿命。
非金属粘合剂立方氮化硼刀具BN-H11材质精加工GCr15轴承钢(如下图)案例如下:
加工效果:刀具寿命长,表面粗糙度达到Ra0.8以内。
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