轴承行业热处理技术现状及发展方向
2019-12-13
在轴承材质确定的情况下，热处理技术是决定轴承使用寿命的关键技术。在我国轴承行业，轴承的制造精度已达到国外水平，但使用精度远远落后于国外；轴承的寿命也不能和国外相比。高端轴承的市场基本被国外轴承厂占有。轴承零件热处理质量的好坏直接影响轴承的使用精度和寿命。我国的轴承热处理起步晚，但近十年轴承常规热处理发展较快，普通精度一般寿命的轴承热处理能完全实现批量生产。
长期以来高碳铬轴承热处理采用马氏体淬火+低温回火，贝氏体淬、回工艺仅在铁路客车及部分轧机轴承等领域采用。国外高碳铬轴承已经不局限在整体淬火上，表面改性在高碳铬轴承上以实现批量生产。表面改性主要包括低温离子渗流、碳氮共渗、离子氮化、表面涂覆、离子注入、激光高能束表面热处理等。低温渗流可以改善轴承的自润滑降低轴承的摩擦系数；碳氮共渗、离子氮化等均可以提高表面硬度增加抗磨性。
轴承退火环节的技术进步主要体现在节能和温度均匀性上。余热利用退火，双排双层节能退火炉在轴承行业均已批量采用。退火质量明显提升，退火均匀。同时节能与以前相比至少25%，Z低可以达到110度/t，退火电耗已基本和国外相当。但退火后组织的细化程度与国外还有一定的差距。碳化物的细化程度及均匀度对轴承的使用寿命均有影响。轴承锻造后的单细化工艺及双细化工艺在国外也已使用，国内还没有工业批量应用，现已有企业在做这方面的工作，估计很快就可以实现工艺突破，据报道双细化可以提高轴承寿命1倍以上。但双细化工艺风险大，工艺关键技术已突破。工业实践正在推进，不久的将来双细化工艺也会在高端轴承推广。双细化工艺不仅可以提高轴承寿命，也可以提高轴承运行的尺寸稳定性。同时可以充分发挥材料性能，节约材料资源。
贝氏体淬火得到冲击韧性较好的下贝氏体组织，贝氏体与马氏体相比具有好的冲击韧性、断裂韧性和尺寸稳定性，但硬度低于马氏体。高碳铬轴承钢贝氏体淬火在铁路等行业得到了成功的应用，取得了良好的效益。
高碳铬轴承钢的渗碳和碳氮共渗工艺国外已比较成熟，国内已有一些厂家涉足。渗碳和碳氮共渗高碳铬轴承多用在高端小汽车、高端摩托车及精密机床领域。这些市场现多被国外占领，此市场前景广阔。高碳铬轴承钢的渗碳和碳氮共渗工艺的可以延长轴承的使用寿命。
离子注入技术，在轴承表面改性上是近20年的事。它可以提高基材的摩擦。磨损、腐蚀和其他化学性能，是一项很有意义的材料表面改性新技术。国外已有工业实践，国内还处在试验室阶段。
这些表面改性技术均可以大大提高轴承的使用寿命，在国内轴承热处理上值得推广。同时做好高碳铬轴承钢表面改性技术对节能降耗意义重大。发挥材料潜能到极限是Z大的节能降耗；是节约资源的Z好的途径。热处理技术是发挥材料潜能到极限的Z好的方法。
轴承的精密热处理技术也向好的方向发展，通过精确的炉温、可控的冷却介质保证轴承淬火后尺寸的离散度变小，但成本较高，一般企业难以实现。另有一种限型淬火工艺已在轴承行业开发成功，控制变形效果较好。限型淬火不同于渗碳后压模淬火，高碳铬轴承钢不适用压模淬火，压模淬火易出软点及组织不合格；限型淬火采用300℃以上在油中自由淬火，300℃以下模具限型冷却。
总之，轴承热处理技术的发展方向为发挥材料极限，节约材料资源，降低污染排放。
本文摘录于《金属加工（热加工）》杂志
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