整体热处理冲压外圈滚针轴承工艺,相比常规有何独特优越性?

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普通的冲压外圈滚针轴承的制作流程是,先分别对冲压外圈、保持架和滚针实施不同的热处理工序,然后让冲压外圈接受高频退火,再和保持架、滚针组合并卷边成型。而采用整体热处理工艺的冲压外圈滚针轴承,则是先将半成品的冲压外圈、保持架以及多根滚针组合卷边,接着进行渗碳、淬火和低温回火处理。这种工艺和常规方法相比,展现出与众不同的优越性能。

1 简化了单个零件分批热处理的烦琐工序与流转程序。

2 取消了冲压外圈高频退火这道工序。

防止了由于滚边工艺前的高频回火操作不合适,导致外圈产生细小裂纹的潜在问题。

冲压外圈和保持架选用低碳钢制造,比如ST12、ST14这类材料,加工后碳化层厚度不超过0.30毫米,滚针则使用GCr15材料打造,装配完成后,它们会在同一个受控气氛的炉中进行加热处理,对处理后的金属结构和硬度分布状况也有严格规定。

冲压外圈与保持架渗碳后的平衡组织可分为三层:

最表层属于过共析组织结构,通常厚度介于0.02毫米到0.10毫米之间。

第二层,基体为共析珠光体层。

第三层属于亚共析成分,属于渗碳过渡区构造,从开始出现少量铁素体,逐步转变为中心部分的构造。

最后为心部原始组织,即铁素体与极少量的珠光体混合组织。

冲压外圈与保持架淬、回火后的显微组织及硬度曲线分布

组织形态通常呈现细小或中等尺寸针状马氏体,并伴有少量未转变的奥氏体(占比不超过十五分之一),界面处不含碳化物和黑色组织,中心区域主要由粗大的铁素体构成,夹杂极微量的低碳马氏体。

正常的硬度曲线分布图如下:

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冲压外圈与保持架淬、回火后的常见缺陷组织

表面马氏体针状显得粗壮,残余奥氏体分布广泛,导致表面硬度降低,这种情况主要是由于渗碳淬火过程中温度偏高,并且持续时间偏长造成的。

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组织形态呈现许多贝氏体和屈氏体特征,这通常源于炉膛环境不够充分,碳含量设置过低,或者加热环节温度控制不足。

渗碳层过渡区域非常陡峭,表现为高碳层直接转变为低碳层的初始形态,这是由于强渗速率显著超过扩散速率所导致的。

晶界处形成了黑色块状的马氏体构造,这种异常现象的形成,与表面碳含量偏低以及淬火时冷却效率不够有关。

5 表层晶界出现碳化物,主要是表面含碳浓度较高。

硬度曲线分布缺陷

1 强渗碳势较低,如图一。

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2 强渗与扩散碳势碳势都偏低,如图二。

渗碳和扩散时的碳浓度都很大,残余奥氏体数量较多,或许是因为炉子存在泄漏问题,具体情况如图三所示。

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4 表面含碳量较高,过渡区太陡,如图四。

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5 表面含碳量较高,强渗时间较长,如图五。

关于滚针的硬度检测,以及金相组织的评定,都须依照JB/T1225—2001的规定来进行。

王青松

江苏常州武进南方滚针轴承有限公司