熱處理質量好壞直接關系著后續(xù)的加工質量以致最終影響零件的使用性能及壽命，同時熱處理又是機械行業(yè)的能源消耗大戶和污染大戶溪胖。近年來基列，隨著科學技術的進步及其在熱處理方面的應用，熱處理技術的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

　〖胶妗（1）清潔熱處理熱處理生產形成的廢水慌位、廢氣、廢鹽纬惶、粉塵子宵、噪聲及電磁輻射等均會對環(huán)境造成污染尚档。解決熱處理的環(huán)境污染問題，實行清潔熱處理（或稱綠色環(huán)保熱處理）是發(fā)達國家熱處理技術發(fā)展的方向之一彪性。為減少SO2彩梅、CO、CO2漓客、粉塵及煤渣的排放固啡，已基本杜絕使用煤作燃料，重油的使用量也越來越少蝙斜，改用輕油的居多名惩，天然氣仍然是最理想的燃料。燃燒爐的廢熱利用已達到很高的程度孕荠，燃燒器結構的優(yōu)化和空-燃比的嚴格控制保證了合理燃燒的前提下娩鹉，使NOX和CO降低到最低限度；使用氣體滲碳稚伍、碳氮共滲及真空熱處理技術替代鹽浴處理以減少廢鹽及含CN-有毒物對水源的污染弯予；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礦物油以減少油污染个曙。

　⌒饽邸（2）精密熱處理精密熱處理有兩方面的含義：一方面是根據(jù)零件的使用要求、材料垦搬、結構尺寸呼寸，利用物理冶金知識及先進的計算機模擬和檢測技術，優(yōu)化工藝參數(shù)猴贰，達到所需的性能或最大限度地發(fā)揮材料的潛力对雪；另一方面是充分保證優(yōu)化工藝的穩(wěn)定性，實現(xiàn)產品質量分散度很兄つΑ（或為零）及熱處理畸變?yōu)榱恪?/p>

　∈饔薄（3）節(jié)能熱處理科學的生產和能源管理是能源有效利用的最有潛力的因素，建立專業(yè)熱處理廠以保證滿負荷生產诡亥、充分發(fā)揮設備能力是科學管理的選擇效聂。在熱處理能源結構方面，優(yōu)先選擇一次能源卑裹；充分利用廢熱尔芯、余熱；采用耗能低吟钻、周期短的工藝代替周期長、耗能大的工藝等熏疾。

　∪芡恪（4）少無氧化熱處理由采用保護氣氛加熱替代氧化氣氛加熱到精確控制碳勢尖初、氮勢的可控氣氛加熱，熱處理后零件的性能得到提高桶淡，熱處理缺陷如脫碳纯末、裂紋等大大減少，熱處理后的精加工留量減少靴寂，提高了材料的利用率和機加工效率磷蜀。真空加熱氣淬、真空或低壓滲碳百炬、滲氮褐隆、氮碳共滲及滲硼等可明顯改善質量、減少畸變剖踊、提高壽命庶弃。

　　軸承零件的熱處理質量控制在整個機械行業(yè)是最為嚴格的。軸承熱處理在過去的20來年里取得了很大的進步德澈，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：熱處理基礎理論的研究歇攻；熱處理工藝及應用技術的研究；新型熱處理裝備及相關技術的開發(fā)梆造。

　　1.高碳鉻軸承鋼的退火高碳鉻軸承鋼的球化退火是為了獲得鐵素體基體上均勻分布著細缴守、小、勻镇辉、圓的碳化物顆粒的組織屡穗，為以后的冷加工及最終的淬回火作組織準備。傳統(tǒng)的球化退火工藝是在略高于Ac1的溫度（如GCr15為780~810℃）保溫后隨爐緩慢冷卻（25℃/h）至650℃以下出爐空冷圾篱。該工藝熱處理時間長（20h以上）啸席，且退火后碳化物的顆粒不均勻，影響以后的冷加工及最終的淬回火組織和性能玫惧。之后币皂，根據(jù)過冷奧氏體的轉變特點，開發(fā)等溫球化退火工藝：在加熱后快冷至Ar1以下某一溫度范圍內（690~720℃）進行等溫庞蠕，在等溫過程中完成奧氏體向鐵素體和碳化物的轉變筋擒，轉變完成后可直接出爐空冷。該工藝的優(yōu)點是節(jié)省熱處理時間（整個工藝約12~18h）,则菌；處理后的組織中碳化物細小均勻破卜。另一種節(jié)省時間的工藝是重復球化退火：第一次加熱到810℃后冷卻至650℃，再加熱到790℃后冷卻到650℃出爐空冷踏靴。該工藝雖可節(jié)省一定的時間廷前，但工藝操作較繁。

　　2.高碳鉻軸承鋼的馬氏體淬回火

　　2.1常規(guī)馬氏體淬回火的組織與性能近20年來窜无，常規(guī)的高碳鉻軸承鋼的馬氏體淬回火工藝的發(fā)展主要分兩個方面：一方面是開展淬回火工藝參數(shù)對組織和性能的影響贱甥，如淬回火過程中的組織轉變适袜、殘余奧氏體的分解、淬回火后的韌性與疲勞性能等舷夺；另一方面是淬回火的工藝性能苦酱，如淬火條件對尺寸和變形的影響、尺寸穩(wěn)定性等给猾。常規(guī)馬氏體淬火后的組織為馬氏體疫萤、殘余奧氏體和未溶（殘留）碳化物組成。其中敢伸，馬氏體的組織形態(tài)又可分為兩類：在金相顯微鏡下（放大倍數(shù)一般低于1000倍）扯饶，馬氏體可分為板條狀馬氏體和片狀馬氏體兩類典型組織，一般淬火后為板條和片狀馬氏體的混合組織详拙，或稱介于二者之間的中間形態(tài)—棗核狀馬氏體（軸承行業(yè)上所謂的隱晶馬氏體帝际、結晶馬氏體）；在高倍電鏡下饶辙，其亞結構可分為位錯纏結和孿晶蹲诀。其具體的組織形態(tài)主要取決于基體的碳含量，奧氏體溫度越高弃揽，原始組織越不穩(wěn)定管员，則奧氏體基體的碳含量越高，淬后組織中殘余奧氏體越多巷卵，片狀馬氏體越多溅逃，尺寸越大，亞結構中孿晶的比例越大帘衣，且易形成淬火顯微裂紋少锭。一般，基體碳含量低于0.3%時税则，馬氏體主要是位錯亞結構為主的板條馬氏體谎躁；基體碳含量高于0.6%時，馬氏體是位錯和孿晶混合亞結構的片狀馬氏體赡喻；基體碳含量為0.75%時疮肿，出現(xiàn)帶有明顯中脊面的大片狀馬氏體，且片狀馬氏體生長時相互撞擊處帶有顯微裂紋旭手。與此同時家么，隨奧氏體化溫度的提高，淬后硬度提高汁掠，韌性下降略吨，但奧氏體化溫度過高則因淬后殘余奧氏體過多而導致硬度下降。常規(guī)馬氏體淬火后的組織中殘余奧氏體的含量一般為6~15%，殘余奧氏體為軟的亞穩(wěn)定相翠忠，在一定的條件下（如回火惠猿、自然時效或零件的使用過程中），其失穩(wěn)發(fā)生分解為馬氏體或貝氏體负间。分解帶來的后果是零件的硬度提高，韌性下降姜凄，尺寸發(fā)生變化而影響零件的尺寸精度甚至正常工作政溃。對尺寸精度要求較高的軸承零件，一般希望殘余奧氏體越少越好态秧，如淬火后進行補充水冷或深冷處理董虱，采用較高溫度的回火等。但殘余奧氏體可提高韌性和裂紋擴展抗力申鱼，一定的條件下愤诱，工件表層的殘余奧氏體還可降低接觸應力集中，提高軸承的接觸疲勞壽命捐友，這種情況下在工藝和材料的成分上采取一定的措施來保留一定量的殘余奧氏體并提高其穩(wěn)定性晋粱，如加入奧氏體穩(wěn)定化元素Si、Mn,埋吊；進行穩(wěn)定化處理等馁惨。

　　2.2常規(guī)馬氏體淬回火工藝常規(guī)高碳鉻軸承鋼馬氏體淬回火為：把軸承零件加熱到830~860℃保溫后，在油中進行淬火愈苛，之后進行低溫回火业弊。淬回火后的力學性能除淬前的原始組織、淬火工藝有關外伶门，還很大程度上取決于回火溫度及時間于哩。隨回火溫度升高和保溫時間的延長，硬度下降棵擂，強度和韌性提高见炫。可根據(jù)零件的工作要求選擇合適的回火工藝：GCr15鋼制軸承零件：150~180℃眨仪；GCr15SiMn鋼制軸承零件：170~190℃峭桅。對有特殊要求的零件或采用較高溫度回火以提高軸承的使用溫度，或在淬火與回火之間進行-50~-78℃的冷處理以提高軸承的尺寸穩(wěn)定性柑爸，或進行馬氏體分級淬火以穩(wěn)定殘余奧氏體獲得高的尺寸穩(wěn)定性和較高的韌性吵护。不少學者對加熱過程中的轉變進行了研究，如奧氏體的形成表鳍、奧氏體的再結晶馅而、殘留碳化物的分布及使用非球化組織作為原始組織等。G.Lowisch等兩次奧氏體化后淬火的軸承鋼100Cr6的機械性能進行了研究：首先，進行1050℃奧氏體化并快冷至550℃保溫后空冷瓮恭，得到均勻的細片狀珠光體雄坪，隨后進行850℃二次奧氏體化、淬油屯蹦，其淬后組織中馬氏體及碳化物的尺寸細小维哈、馬氏體基體的碳含量及殘余奧氏體含量較高，通過較高溫度的回火使奧氏體分解登澜，馬氏體中析出大量的微細碳化物阔挠，降低淬火應力，提高硬度脑蠕、強韌性和軸承的承載能力购撼。在接觸應力的作用下，其性能如何稻沮，需進行進一步的研究纯亲，但可推測：其接觸疲勞性能應優(yōu)于常規(guī)淬火。酒井久裕等對循環(huán)熱處理后的SUJ2軸承鋼的顯微組織及機械性能進行了研究：先加熱到1000℃保溫0.5h使球狀碳化物固溶谅沛，然后羞遭，預冷至850℃淬油。接著重復1~10次由快速加熱到750℃策坏、保溫1min后油冷至室溫的熱循環(huán)零反，最后快速加熱到680℃保溫5min油冷。此時組織為超細鐵素體加細密的碳化物（鐵素體晶粒度小于2μm烈肉、碳化物小于0.2μm）迫讨，在710℃下出現(xiàn)超塑性（斷裂延伸率可到500%），可利用材料的這一特性進行軸承零件的溫加工成型甩高。最后凤阱，加熱到800℃保溫淬油并進行160℃回火。經(jīng)這種處理后霸督，接觸疲勞壽命L10比常規(guī)處理大幅度提高芹枷，其失效形式由常規(guī)處理的早期失效型變?yōu)槟p失效型。軸承鋼經(jīng)820℃奧氏體化后在250℃進行短時分級等溫空冷莲趣，接著進行180℃回火鸳慈，可使淬后的馬氏體中碳濃度分布更為均勻，沖擊韌性比常規(guī)淬回火提高一倍喧伞。因此走芋，В.В.БЁЛОЗЕРОВ等提出把馬氏體的碳濃度均勻程度可作為熱處理零件的補充質量標準。

　　2.3馬氏體淬回火的變形及尺寸穩(wěn)定性馬氏體淬回火過程中潘鲫，由于零件各個部位的冷卻不均勻翁逞，不可避免地出現(xiàn)熱應力和組織應力而導致零件的變形。淬回火后零件的變形（包括尺寸變化和形狀變化）受很多因素影響，是一個相當復雜的問題挖函。如零件的形狀與尺寸状植、原始組織的均勻性、淬火前的粗加工狀態(tài)（車削時進刀量的大小怨喘、機加工的殘余應力等）津畸、淬火時的加熱速度與溫度、工件的擺放方式必怜、入油方式版挣、淬火介質的特性與循環(huán)方式、介質的溫度等均影響零件的變形柴羞。國內外對此進行了大量的研究，提出不少控制變形的措施载甸，如采用旋轉淬火稳嘁、壓模淬火、控制零件的入油方式等齐犀。Beck等人的研究表明：由蒸氣膜階段向沸騰期的轉變溫度過高時托习，大的冷速而產生大的熱應力使低屈服點的奧氏體發(fā)生變形而導致零件的畸變。Lübben等人認為變形是單個零件或零件之間浸油不均勻造成滥捣，尤其是采用新油是更易出現(xiàn)這種情形虏淋。Tensi等人認為：在Ms點的冷卻速度對變形起決定性作用，在Ms點及以下溫度采用低的冷速可減少變形沦昆。Volkmuth等人系統(tǒng)研究了淬火介質（包括油及鹽允椤）對圓錐滾子軸承內外圈的淬火變形。結果表明：由于冷卻方式不同愿凶，套圈的直徑將有不同程度的“增大”竖伯，且隨介質溫度的提高，套圈大小端的直徑增大程度趨于一致因宇，即“喇叭”狀變形減小七婴，同時，套圈的橢圓變形（單一徑向平面內的直徑變動量Vdp察滑、VDp）減写蚶濉；內圈因剛度較大贺辰，其變形小于外圈户盯。馬氏體淬回火后零件的尺寸穩(wěn)定性主要受三種不同轉變的影響：碳從馬氏體晶格中遷移形成ε-碳化物、殘余奧氏體分解和形成Fe3C魂爪，三種轉變相互疊加先舷。50~120℃之間，由于ε-碳化物的沉淀析出，引起零件的體積縮小蒋川，一般零件在150℃回火后已完成這一轉變牲芋，其對零件以后使用過程中的尺寸穩(wěn)定性的影響可以忽略100~250℃之間，殘余奧氏體分解倡挚，轉變?yōu)轳R氏體或貝氏體情庐，將伴隨著體積漲大；200℃以上蒸拦，ε-碳化物向滲碳體轉化辙资，導致體積縮小。研究也表明：殘余奧氏體在外載作用下或較低的溫度下（甚至在室溫下）也可發(fā)生分解蜘把，導致零件尺寸變化癌雷。因此，在實際使用中衅滞，所有的軸承零件的回火溫度應高于使用溫度50℃魄仙，對尺寸穩(wěn)定性要求較高的零件要盡量降低殘余奧氏體的含量，并采用較高的回火溫度抓惫。

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