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軸承行業熱處理技術現狀及發展方向

軸承行業熱處理技術現狀及發展方向
在軸承材質確定的情況下,熱處理技術是決定軸承使用壽命的關鍵技術。在我國軸承行業,軸承的制造精度已達到國外水平,但使用精度遠遠落后于國外;軸承的壽命也不能和國外相比。高端軸承的市場基本被國外軸承廠占有。軸承零件熱處理質量的好壞直接影響軸承的使用精度和壽命。我國的軸承熱處理起步晚,但近十年軸承常規熱處理發展較快,普通精度一般壽命的軸承熱處理能完全實現批量生產。
長期以來高碳鉻軸承熱處理采用馬氏體淬火+低溫回火,貝氏體淬、回工藝僅在鐵路客車及部分軋機軸承等領域采用。國外高碳鉻軸承已經不局限在整體淬火上,表面改性在高碳鉻軸承上以實現批量生產。表面改性主要包括低溫離子滲流、碳氮共滲、離子氮化、表面涂覆、離子注入、激光高能束表面熱處理等。低溫滲流可以改善軸承的自潤滑降低軸承的摩擦系數;碳氮共滲、離子氮化等均可以提高表面硬度增加抗磨性。
軸承退火環節的技術進步主要體現在節能和溫度均勻性上。余熱利用退火,雙排雙層節能退火爐在軸承行業均已批量采用。退火質量明顯提升,退火均勻。同時節能與以前相比至少25%,最低可以達到110度/t,退火電耗已基本和國外相當。但退火后組織的細化程度與國外還有一定的差距。碳化物的細化程度及均勻度對軸承的使用壽命均有影響。軸承鍛造后的單細化工藝及雙細化工藝在國外也已使用,國內還沒有工業批量應用,現已有企業在做這方面的工作,估計很快就可以實現工藝突破,據報道雙細化可以提高軸承壽命1倍以上。但雙細化工藝風險大,工藝關鍵技術已突破。工業實踐正在推進,不久的將來雙細化工藝也會在高端軸承推廣。雙細化工藝不僅可以提高軸承壽命,也可以提高軸承運行的尺寸穩定性。同時可以充分發揮材料性能,節約材料資源。
貝氏體淬火得到沖擊韌性較好的下貝氏體組織,貝氏體與馬氏體相比具有好的沖擊韌性、斷裂韌性和尺寸穩定性,但硬度低于馬氏體。高碳鉻軸承鋼貝氏體淬火在鐵路等行業得到了成功的應用,取得了良好的效益。
高碳鉻軸承鋼的滲碳和碳氮共滲工藝國外已比較成熟,國內已有一些廠家涉足。滲碳和碳氮共滲高碳鉻軸承多用在高端小汽車、高端摩托車及精密機床領域。這些市場現多被國外占領,此市場前景廣闊。高碳鉻軸承鋼的滲碳和碳氮共滲工藝的可以延長軸承的使用壽命。
離子注入技術,在軸承表面改性上是近20年的事。它可以提高基材的摩擦。磨損、腐蝕和其他化學性能,是一項很有意義的材料表面改性新技術。國外已有工業實踐,國內還處在試驗室階段。
這些表面改性技術均可以大大提高軸承的使用壽命,在國內軸承熱處理上值得推廣。同時做好高碳鉻軸承鋼表面改性技術對節能降耗意義重大。發揮材料潛能到極限是很大的節能降耗;是節約資源的很好的途徑。熱處理技術是發揮材料潛能到極限的很好的方法。
軸承的精密熱處理技術也向好的方向發展,通過精確的爐溫、可控的冷卻介質保證軸承淬火后尺寸的離散度變小,但成本較高,一般企業難以實現。另有一種限型淬火工藝已在軸承行業開發成功,控制變形效果較好。限型淬火不同于滲碳后壓模淬火,高碳鉻軸承鋼不適用壓模淬火,壓模淬火易出軟點及組織不合格;限型淬火采用300℃以上在油中自由淬火,300℃以下模具限型冷卻。
總之,軸承熱處理技術的發展方向為發揮材料極限,節約材料資源,降低污染排放。