全淬透性轴承钢的热处理韧化及表面硬化研究

发布时间：2017-08-07 11:23

  本文关键词：全淬透性轴承钢的热处理韧化及表面硬化研究

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【摘要】：轴承作为关键的零部件,表面硬度和耐磨性是影响其寿命的重要因素。因此,要求通过表面改善处理,以提高其表面硬度和耐磨性,保证使用寿命。对比现有的利用低碳轴承钢渗碳或碳氮共渗提高轴承钢表面硬度,或者通过中碳轴承钢的调质处理加表面感应来提高轴承钢性能等工艺,全淬透性轴承钢的韧化热处理结合感应加热表面淬火工艺无论从成本降低和减轻环境污染,还是从保持心部韧性和表面硬度等方面,都要比前两者更加具有优越性和前瞻性。本文在实验室条件下,通过探索热处理对全淬透型高碳轴承钢组织和性能的影响,研究制定了最佳的热处理工艺,使轴承钢各项性能达到最好匹配。本文研究的主要内容和结论如下:(1)GCr15轴承钢的热处理韧化研究,对GCr15轴承钢采用了不同的淬火及回火工艺,研究了试验用钢在韧化热处理过程中的组织变化规律,得到GCr15钢最佳的硬度与韧性匹配,为感应加热表面淬火奠定了前期基础。实验结果表明:全淬透性轴承钢GCr15经过830℃淬火,500℃回火后,组织为回火索氏体,具有硬度40HRC、抗拉强度1400MPa、韧性Aku接近40J的优良综合力学性能匹配,其性能可以达到或接近渗碳、渗氮轴承钢的性能。(2)感应快速加热器参数的设计,分析感应加热器的结构、参数及优势,确定表面淬火用加热方法,选择合适的参数。感应加热器的参数设定为电源频率为20kHz,电源功率容量为60-70kW,感应线圈长度为0.34m,感应线圈内径为40mm,感应线圈匝数为5匝。采用上述参数,使得感应加热器在金属零件表面淬火过程中获得了高的效率和优异的性能。(3)表面感应淬火实验室研究,结合表面感应淬火技术与已得到的最佳韧化热处理工艺,对试验用钢进行了表面淬火工艺的研究。探讨了表面感应工艺对全淬透性轴承钢组织结构和力学性能的影响,为制定能够使全淬透性轴承钢获得长寿命与高可靠性的技术奠定了基础。实验结果表明:与传统淬火工艺相比,利用感应加热表面淬火技术,较大幅度的增加了试样的表面硬度;相变硬化区由细小隐晶马氏体、大量弥散分布在马氏体基体上的未融的白亮色颗粒状碳化物、和少量残留奥氏体组成;感应层硬度较普通淬火有所提高主要归因于升温速度快、加热时间短,有较大过热度,使得晶粒的形核率大大提高,致使硬化层组织非常细小均匀。
【关键词】：全淬透型轴承钢 韧化热处理 强韧化 感应加热器 表面感应淬火
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG161
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 第一章 绪论10-21
• 1.1 轴承的主要分类介绍10
• 1.2 轴承的工作条件及轴承材料的要求10-11
• 1.3 滚动轴承钢的热处理技术11-14
• 1.3.1 常规轴承热处理工艺11-12
• 1.3.2 提高轴承性能的热处理新工艺12-14
• 1.4 轴承钢的表面硬化技术14-19
• 1.4.1 渗碳处理14-15
• 1.4.2 感应加热淬火15-18
• 1.4.3 感应加热参数的计算18-19
• 1.5 本课题的实验意义和主要内容19-21
• 第二章 实验材料和设备及实验方法21-29
• 2.1 实验材料21-22
• 2.2 实验设备和方法22-29
• 2.2.1 实验采用热处理工艺制度22-24
• 2.2.2 显微组织分析设备24-25
• 2.2.3 力学性能试验设备25-27
• 2.2.4 感应加热设备27-29
• 第三章 热处理对轴承钢组织和性能影响29-42
• 3.1 实验材料和方法29
• 3.2 实验结果及分析29-39
• 3.2.1 回火温度与硬度之间的关系29-30
• 3.2.2 回火温度与塑性、强度之间的关系30-32
• 3.2.3 回火温度与冲击韧性之间的关系32-33
• 3.2.4 冲击断口形貌观察33-35
• 3.2.5 回火温度对显微组织的影响35-39
• 3.3 回火温度对强塑积的影响39-40
• 3.4 韧化热处理后轴承钢性能与渗碳、渗氮轴承钢的性能比较40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 感应快速加热器的参数设计42-50
• 4.1 电源频率的确定42-44
• 4.2 感应加热电源功率容量的确定44-45
• 4.3 感应线圈高度的确定45-46
• 4.4 感应线圈内径的确定46
• 4.5 感应线圈匝数的计算46-48
• 4.6 本章总结48-50
• 第五章 全淬透性轴承钢的表面感应淬火实验研究50-62
• 5.1 实验材料及方法50-52
• 5.1.1 试验材料及设备50-51
• 5.1.2 试验方案51-52
• 5.2 实验结果52-60
• 5.2.1 显微硬度测量结果52-55
• 5.2.2 硬化区晶粒形貌55-57
• 5.2.3 微观组织57-60
• 5.3 本章小结60-62
• 第六章 结论62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67

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本文编号：634430