軸承鋼的熱處理根據產品的分類一般為內圈、外圈、軸承滾柱、鋼球、滾針等。其中內外套圈的熱處理工藝較為複雜,技術要求很高。它們的材料一般是:GCr15SiMn、GCr15、GCr18Mo、GCr15SiMo、GCr4等,根據產品的技術要求、大小和有效厚度選擇相對應的材料。它們的熱處理設備一般為可控氣氛多用爐、可控氣氛底裝料多用爐、可控氣氛輸送帶式輥棒爐、網帶爐、滾筒爐及真空淬火爐等。這對中小型軸承的熱處理是比較適合的,為此將進行討論。對於大型軸承內外套圈一般都會用箱式爐、台車爐、井式爐、鍾罩爐等,在此不再贅述。

  1.可控氣氛多用爐、底裝料多用爐和輥棒爐

  對於有效厚度≥10mm的軸承鋼內外套圈的加熱淬火,培林使用快速光亮或超速淬火油進行淬火,其心部組織很難達到技術要求,特別是有些企業對產品心部組織要求必須≤1級,為此需要用硝鹽進行馬氏體分級淬火或者下貝氏等溫淬火,只有這樣淬火才能滿足技術要求。加熱設備為可控氣氛多用爐、底裝料多用爐或輥棒爐,在使用密封箱式多用爐時,其爐門的密封性一定要可靠,爐門的火封裝置要良好。

  從產量對比而言輥棒爐的裝爐量要比多用爐及底裝料多用爐高出許多,從產品的質量標准而言基本都是一樣的。其硝鹽淬火糟有開式和閉式二種,閉式結構對環境友好些。凡要求用硝鹽淬火的爐子,開爐後不會輕易停爐,因為硝鹽冷卻後再啟動需要較長的時間和較大的功率,一般都是采用保溫功能。所以維持整條生產線所消耗的功率是較大的,在選擇爐型時要有的放矢,慎重選擇。

  2.可控氣氛網帶爐

  對於有效厚度<10mm的內外軸承套圈加熱淬火用多用爐、底裝料多用爐、輥棒爐、網帶爐的都有,但是用得較多的基本都使用輥棒爐和網帶爐,其淬火冷卻介質的選用,根據有效壁厚的大小及技術要求,可以分別選擇快速光亮淬火油和分級淬火油來解決。

  網帶爐的使用范圍很廣泛,它分為有馬弗罐和無馬弗罐二種爐型,前者是八十年初期從瑞士莎非特﹙SAFED﹚公司引進的技術,通過消化吸收後變革成為國產的有馬弗罐網帶爐,其馬弗罐的寬度一般在200~500mm軸承,用於淬火、淺層滲碳或碳氮共滲。根據產品的技術要求,有馬弗罐的網帶爐可以做成各種規格的爐型,國外在使用馬弗罐網帶爐時,基本是應用於精密零件的熱處理,如組裝好的整套沖壓滾針軸承的碳氮共滲或滲碳等。大型的馬弗罐網帶爐其馬弗寬度可以做到900mm,對精密彈性零件、鍾表等零件的淬火其馬弗罐寬度也可以做到100mm。

  在國外馬弗罐網帶爐的網帶在局部破損後可以進行局部更新,但是國內的網帶已經改變成折邊結構,網帶一旦出現破損采用局部更換很困難,一般都是整條更換。有馬弗罐的網帶爐爐罐密封性較好,爐內氣氛控制較好掌握,可以確保爐內氣氛長期的穩定性,做出的軸承產品沒有貧脫碳現象,馬弗罐的使用在壽命5年左右,爐膛壽命30年左右。無馬弗罐網帶爐同樣可以進行淬火、滲層深度≤0.3mm的淺層滲碳或滲氮共滲熱處理,但是要精確控制爐內滲碳或碳氮共滲氣氛的長期穩定性有時會有一定的難度,當僅用於淬火時的保護氣氛時基本上是可以達到穩定的目的,無馬弗罐的爐膛壽命在進行淺層滲碳時一般為10年左右,出現爐膛裂紋時很難尋找到,用於淬火時的爐膛壽命會長一些。

  3.可控氣氛滾筒爐

  對於軸承用的滾動體如鋼球、滾子、滾針等,為了得到滾動體在加熱淬火時的硬度均勻性,必須使滾動體在加熱時隨著滾筒的自轉,滾動體自己也在邊旋轉邊前進,滾筒爐內需要通可控氣氛。對於大批量的滾動體的加熱應該選擇可控氣氛滾筒爐自動生產線,其耐熱鋼的滾筒直徑為1000~2000mm,筒的內壁焊有一定高度的連續式的耐熱鋼螺旋片,滾筒在旋轉時它可以使滾動體邊翻動邊前進,這樣子滾動體就加熱均勻了,這種爐型是全自動上料,一頭進料,另一頭出料,滾動體在尾部出來時直接慢慢落入快速光亮淬火油或水溶性劑淬火介質中冷卻。

  對於多品種少批量的滾動體的加熱,則用八角形橄欖狀的保護氣氛滾筒爐較好,它是人工加料,前面進料前面出料的淬火方式。不建議使用網帶爐加熱淬火的方式。

  4.真空加熱淬火爐

  對於那些產品技術要求較高的小型不鏽鋼軸承及高碳鉻軸承等精密零件可以采用真空淬火工藝,氣油淬雙窒真空爐是較好的選擇,它的操作環境友好,根據料筐的層數或裝料方式的不同,選擇不同冷卻速度的真空淬火油,真空淬火的零件具有硬度均勻、抗疲勞性能好、耐磨性高、使用壽命長、淬火後畸變較小且清潔光亮等優點。真空淬火時在不引起合金元素揮發的條件下,真空度高一些,爐內的殘留氧和水蒸氣會減少許多,淬出的軸承套圈光亮性也很好,保持金屬本色,但是真空度不要選擇太高,否則會造成套圈表面脫鉻等缺陷。

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