轴承钢的热处理

轴承钢锭一般要在1200～1250℃高温下进行长时间扩散退火，以改善碳化物偏析。热加工时要控制炉内气氛，钢坯加热温度不宜过高，保温时间不宜过长，以免发生严重脱碳。终轧（锻）温度通常在800～900℃之间，过高易出现粗大网状碳化物，过低易形成轧（锻）裂纹。轧（锻）材成品应快冷至650℃，以防止渗碳体在晶界上呈网状析出，有条件时可采用控制轧制工艺。
为了取得良好的切削性和淬火前的预组织，冷加工用轴承钢材要进行完全的球化退火。退火温度一般为780～800℃，退火时要防止脱碳。如果轧制钢材存在过粗的网状渗碳体，则退火前需先进行正火处理。铬轴承钢通常在830～860℃之间加热，油淬，150～180℃回火。精密轴承的组织中，应尽可能降低残余奥氏体量或使残余奥氏体在使用过程中保持稳定，因此常需在淬火后进行-80℃（或更低温度）冷处理和在 120～140℃下进行长时间的稳定化处理。
轴承钢热处理工艺包括正火、退火等预先热处理和最终热处理两个主要环节。GCr15钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。GCr15轴承钢热处理后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。
（1）预先热处理
①正火：铬轴承钢正火工艺，工件透热后保温40~60min，冷却需要较快，正火之后立即转为球化退火。
②球化退火：GCr15铬轴承钢常采用等温球化退火工艺，790℃被认为是最佳的球化加热温度。退火前需加热到900~920℃，保温2/3~1h后正火。
保温时间随工件大小、加热炉的均匀性、装炉方法及装炉量、退火前的原始组织均匀性而定。
低温球化退火主要适用于冷冲球、冷挤压套圈的再结晶退火。
普通球化退火、等温球化退火主要适用于锻造套圈、热冲球以及横锻球的退火。铬轴承钢球化退火工艺。
（2）最终热处理
①轴承零件：一般采用淬火和低温回火，其目的是提高钢的强度、硬度、耐磨性与抗疲劳性能。GCr15钢淬火温度在820~860℃，油淬临界直径为25mm。一般采用油冷淬火。加热保温时间比合金工具钢长，盐浴加热系数取值0.8~1.5min/mm。空气炉加热系数1.5~2min/mm。
160℃±10℃的低温回火，回火时间一般为2~4h。
精密轴承零件为稳定尺寸，淬火后应进行-60~80℃冷处理，保温时间为2~4h，冷处理后零件恢复到室温，在4h内进行回火，以防止零件开裂。
低温回火时未能完全消除的残留应力在磨削加工后会重新分布。这两种应力会导致零件尺寸发生变化，甚至会产生龟裂。为此，应再进行一次补充回火，回火温度为120~160℃，保温5~10h或更长。
②工模具GCr15热处理：由于此钢容易产生白点缺陷，大型工模具热处理容易开裂，采用缓慢加热或690℃长时间（大于5h）分段等温可以降低开裂概率，奥氏体化温度选择810℃±10℃，保温系数a=1.6~0.9min/mm。大于60mm直径的工件需要水油双液淬火。