軸承選用材料與軸承熱處理技術
Sulli小蘇：今天詳細介紹下軸承的熱處理工藝。軸承材料的好壞直接影響軸承的效能，而各加工工藝的合理性、先進性與穩定性也會影響軸承的使用壽命。其中影響成品軸承質量的熱處理技術與軸承的失效有更直接的關係。
軸承是目前機械裝置中比較重要的零部件，軸承的主要功能就是支撐機械的旋轉體降低機械在運動過程中的摩擦係數，並且保證其迴轉的精度。軸承可分為兩種，一種是滾動軸承，一種是滑動軸承。每一種型別的軸承都有其特定的功能等，要更好地使用軸承就要了解更多的軸承知識。
軸承材料的好壞直接影響軸承的效能，而各加工工藝的合理性、先進性與穩定性也會影響軸承的使用壽命。其中影響成品軸承質量的熱處理技術與軸承的失效有更直接的關係。
軸承材料選用
選擇軸承材料應依據其使用工況，包括受力情況、環境溫度和介質等方面。
工件承受應力大小型別是選擇材料的主要因素，正常情況下可分為：①低載荷、低衝擊；②中等載荷、低衝擊；③過載荷、中等衝擊；④過載荷、高衝擊。環境溫度分為常溫、低溫和高溫；高溫以500C為極限，低溫以-100*C為極限。
介質可分為非腐蝕介質和腐蝕介質；空氣、潤滑劑和淡水可按非腐蝕介質考慮，這裡腐蝕介質包括工業廢水、海洋氣氛、稀強酸、弱酸、鹼、非滷鹽和氧化性酸等。
一般無衝擊載荷情況下，低載荷且非重要軸承可選用碳素軸承鋼，過載則須選用高碳鉻軸承鋼和高碳鉻不鏽軸承鋼。
衝擊載荷大時，應選擇滲碳鋼，滲碳鋼內韌外硬，適用承受衝擊載荷。
低溫用鋼可選用奧氏體不鏽鋼，其耐低溫可達-100C以下，其耐磨性可以通過表面滲氮來解決。
滲碳淬火容易造成變形，精密齒輪只好通過表面滲氮來提高其硬度，所以選擇滲氮鋼。高碳鉻不鏽軸承鋼除了耐腐蝕性好，其耐高溫效能也不錯，至少可達500C以上。製造大尺寸軸承，熱處理造成的尺寸變形成了主要問題，熱處理後再進行機加又難以實現，所以只好選用中碳合金軸承鋼，先調質後機加，機加後不再進行熱處理。
熱處理
為了改變金屬的各種機械、物理、化學效能及金屬的冷、熱加工效能，使之能夠滿足設計需要的用途，對金屬進行加熱，並達到一定的溫度後，在該溫度停留一段時間，然後在某種冷卻介質中以一定的冷卻速度冷下來。不同的溫度狀況、不同含碳量，金屬的金相組織是不同的。
熱處理工藝一般包括加熱、保溫、冷卻三個過程，有時只有加熱和冷卻兩個過程。這些過程互相銜接，不可間斷。
加熱：加熱溫度是熱處理工藝的重要工藝引數之一，選擇和控制加熱溫度，是保證熱處理質量的主要問題。
冷卻：冷卻是熱處理工藝過程中不可缺少的步驟，冷卻方法因工藝不同而不同，主要是控制冷卻速度。
四種軸承的熱處理方法
1、精密熱處理
對於精密熱處理來說有兩種含義：一種是根據零件的使用要求、材料、結構尺寸，利用物理冶金的知識以及先進的計算機模擬檢測技術，優化其工藝引數，達到所需要的效能或者最大的發揮其潛力；另一種是充分保證優化工藝的穩定性，使產品熱處理畸變為零以及產品質量分散度很小或者為零，減少磨削留量提高生產效率，節約材料。
實現精密熱處理必須有良好的爐溫均勻性、控溫準確性，以及淬火劑良好的冷卻性和穩定性。實現軸承的精密熱處理可以走整體淬火和感應淬火兩條路。
2、節能熱處理
科學的能源管理和生產是能源有效利用最大因素，建立專業的熱處理廠來保證滿負荷生產、充分發揮裝置的能力是科學管理的選擇。在熱處理能源結構方面，需要優先選擇一次能源。
選用新型的保溫材料以提高熱處理裝備的能源利用率；優化熱處理工藝，提高工藝產量，充分發揮裝置的能力。現階段各軸承廠家都在做這方面的試驗，例如充分利用廢熱、餘熱，有些廠家已利用鍛造餘熱進行軸承零件的球化退火；下貝氏體淬火工藝在一定程度上、一定範圍內，用較短的貝氏體淬火工藝替代了週期長、耗能大的滲碳工藝。
3、清潔熱處理
熱處理生產時所形成的廢氣、廢水、廢鹽、粉塵、電輻射以及噪聲等都會對環境造成汙染。為了減少S02、C0、CO2、煤渣以及粉塵的排放，現在已經基本使用煤作燃料，重油的使用也減少，輕油比較多，天然氣仍是比較理想的燃料。解決熱處理的環境汙染問題，實行清潔熱處理（或稱綠色環保熱處理）是熱處理技術發展的方向之一。這對於熱處理的氣氛、淬火油和清洗裝置都提出了高要求。
4、少無氧化熱處理
以採用保護氣氛加熱代替氧化氣氛加熱到精確控制碳勢、氮勢的可控氣氛加熱，熱處理之後零件的效能會得到提高，熱處理缺陷比如氧化、裂紋、脫碳等會減少，熱處理後精加工的留量會減少，可以有效提高材料的利用率以及機加工效率。真空加熱氣淬、真空或低壓滲碳、滲氮、氮碳共滲及滲硼等可明顯地改善工件質量，減少畸變，提高壽命。
熱處理過程中容易產生的質量缺陷
·過熱和過燒是金屬材料加工及熱處理時的常見缺陷，過熱和過燒會明顯降低鋼的力學效能，甚至使零件報廢。
·鋼在鍛造時終鍛溫度偏高，或者是淬火前冷拔管硬料，在淬火時如果不注意調節加熱溫度，很容易造成工件在合理硬度內卻容易炸料"現象。
·在氧化性介質中加熱時常常引起鋼件表面脫碳，從而降低了表面硬度、耐磨性及疲勞強度等。
·水蒸氣、二氧化碳、氫氣對加熱中的鋼件具有脫碳作用。
·甲烷、丙烷是強烈增碳性氣體。在加熱氣氛中通入丙烷，可減少其中水蒸氣和二氧化碳的含量，提高爐內碳勢。
熱處理裝備
1. 淬回火裝置
隨著20世紀90年代我國民營企業對馬弗式（託輥式）網帶爐、鑄鏈爐和和推杆爐等保護氣氛爐型的仿製、技術消化、區域性更新等。國內熱處理裝置生產技術迅速提高，到2000年以後，國內熱處理裝置生產技術已基本成熟，基本達到軸承生產需要。近年來，保護氣氛裝置大量普及，加上變壓吸附、膜制氮技術成熟，基本形成以託輥式網帶爐為主流，配合氮基保護氣氛的中小型汽車軸承熱處理淬回火生產模式，其主要優點為生產效率高，能耗低。對於大型汽車軸承，較多采用的是輥棒爐、多用爐和轉底爐。原來的老式陳舊裝置如箱式爐、鹽浴爐、鼓型爐和仿蘇K式空氣加熱爐已基本淘汰。
2. 退火裝置
保護氣氛退火能耗低，退火後可實現少、無氧化，對提高軸承零件的材料利用率有重大的保障作用。由於目前國內精鍛技術在軸承生產中很少使用，限制了保護氣氛退火的推廣。從長遠考慮，精鍛技術+保護氣氛退火的節能節材工藝流程，是今後軸承退火的發展方向。
3. 從保護氣氛向可控氣氛過渡
"少無氧化加熱"具有能耗低、熱處理質量穩定等特點，這點已充分被軸承生產廠家還只停留在"保護氣氛"的"少氧化"加熱，採用99.8％以上氮氣+甲醇或只通入甲醇作為保護氣氛，爐內碳勢不控制，熱處理後零件有少量脫碳層，基本可以滿足磨削要求。但在倒角、油溝等不磨削位置仍有殘留脫碳層，特別對滾動體的使用壽命還是有一定的影響。目前國外先進企業已全面推廣"可控氣氛"的"無氧化"加熱，採用高純氮氣+丙烷，爐內碳勢可控制，保證爐內氣氛的碳勢與加工零件含碳量基本一致，確保加工零件無氧化。
4. 單線計算機控制向集中計算機控制過渡
隨著計算機技術的普及，汽車軸承熱處理裝置已可基本實現單條生產線的計算機控制，對熱處理過程引數的精確控制有很大的保障作用。
在我們採用計算機控制後，生產效率與國外先進企業相比仍有較大差距，操作工人偏多，人均勞務收入低，是國內熱處理企業的現狀。國外上十條熱處理生產線只需要幾個人操作，我們要幾十人甚至上百人。究其原因，是因為我們只做到單條計算機控制，未做到集中計算機控制。當然，實現熱處理車間的集中控制是各龐大的系統過程，需要熱前各工序的先期優化，還需要徹底解決熱處理零件變形這一難題。但這畢竟是我們努力方向。
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