01-3031-00型號(hào)高鋼性能轉(zhuǎn)盤(pán)軸承

01-3031-00型號(hào)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承高速鋼是zc 鋼的簡(jiǎn)稱，俗稱“鋒鋼”（因?yàn)樵诳諝庵幸材艽阌玻卜Q“zc 鋼”）。自1898年美國(guó)人Fred W?Taylor 及其助手 M?Whiet發(fā)明zc 鋼至今，已走過(guò)雙甲年華。縱觀目前世界上所有的鋼種，無(wú)論其化學(xué)成分、組織、性能之間的復(fù)雜關(guān)系，還是冶煉、澆注、鍛造、輥軋、拉拔、塑性成形和熱處理等整個(gè)制造過(guò)程的難度，高速鋼無(wú)疑使最難搞的鋼種之一。有人說(shuō)“高速鋼奧妙無(wú)窮”，也有人說(shuō)“高速鋼變化莫測(cè)”。筆者1968年大學(xué)畢業(yè)后從事高速鋼熱處理整整50個(gè)春秋，積累了比較豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)記錄了不少失敗的教訓(xùn)，現(xiàn)總結(jié)出軸承鋼熱處理寶典五則，

1.軸承鋼分級(jí)淬火用鹽浴
從中國(guó)有軸承鋼鹽浴加熱淬火以來(lái)，就沿用的5-3-2配方（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%），即50BaCl2+30KCl+20NaCl，熔點(diǎn)溫度560℃，使用溫度580～620℃。對(duì)于有效尺寸在20mm以下的工具或HSS鋼制件，均可達(dá)到65HRC以上的高硬度；HSS-E鋼制件均可達(dá)≥66HRC。我國(guó)的軸承行業(yè)，使用這個(gè)分級(jí)淬火工藝，創(chuàng)造一個(gè)又一個(gè)省優(yōu)、部?jī)?yōu)、國(guó)優(yōu)，說(shuō)明它生命力。

時(shí)代在發(fā)展，技術(shù)在進(jìn)步，隨著人們對(duì)冷卻速度重要性認(rèn)識(shí)的深化，發(fā)現(xiàn)工件在800～1000℃的平均冷卻速度<7℃?s，將有碳化物析出而影響硬度及其他性能，于是不惜巨資從歐美引進(jìn)鈣基分級(jí)鹽，其配方（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）即48CaCl2+31BaCl2+21NaCl，熔點(diǎn)435℃，使用溫度480～560℃。國(guó)內(nèi)有的廠為簡(jiǎn)化配方，改為50CaCl2+30BaCl2+20NaCl，熔點(diǎn)較傳統(tǒng)鈣基鹽略有提高，但分級(jí)溫度仍維持在480～560℃的水平。

關(guān)于Ca基鹽浴技術(shù)，原蘇聯(lián)在20世紀(jì)40年代就公開(kāi)了，50年代傳到中國(guó)，60年代不少?gòu)S試用過(guò)，筆者1974～1978年在桂林工作時(shí)，也曾配過(guò)Ca基鹽浴，由于當(dāng)時(shí)是每周開(kāi)一次爐，歇爐時(shí)間長(zhǎng)，鹽浴吸濕性太強(qiáng)，被迫淘汰。


有的廠對(duì)分級(jí)鹽浴的冷卻速度進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，φ40mm工件在800～1000℃于550℃中冷卻速度正好為7℃?s，意思說(shuō)有效尺寸在40mm以下完全可以淬硬，一串φ25mm工件在500℃鈣基冷卻，800～1000℃的冷卻速度為9℃?s。

毫無(wú)疑問(wèn)，580～620℃鋇基鹽浴工件在1000～800℃的冷卻速度肯定比480～560℃鈣基鹽浴要慢，當(dāng)軸承的有效直徑在20～40mm時(shí)，鈣基鹽優(yōu)越，但尺寸在20mm以下，沒(méi)有必要換成鈣基鹽，關(guān)鍵是如何將鹽浴溫度控制在600℃以下。

對(duì)于直徑>40mm以上的工件可采用先油冷卻后轉(zhuǎn)分級(jí)鹽冷，然后再到硝鹽中分級(jí)，這樣可以保證熱處理后硬度≥65HRC。至于國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)，本著“洋為中用、改革創(chuàng)新”的原則，千萬(wàn)不可盲從，外國(guó)的月亮不比中國(guó)的圓，中國(guó)熱處理工作者有能力有智慧管好用好分級(jí)鹽。

2.01-3031-00型號(hào)高鋼性能轉(zhuǎn)盤(pán)軸承回火程度及其次數(shù)
軸承鋼淬火后必須回火，而且要及時(shí)，回火的目的有4個(gè)：
①?gòu)氐紫慊饝?yīng)力。
②促使殘留奧氏體充分分解。
③產(chǎn)生的二次硬化效果。
④達(dá)到所要求的綜合力學(xué)性能和良好的使用性能。

回火溫度540～560℃，不管是鹽浴淬火還是真空淬火，擬選用100%KNO3或100%NaNO3鹽浴，保溫1h。每次回火后一定要冷到室溫方可進(jìn)行下一次回火?；鼗鸫螖?shù)一般為3次，如果回火不充分，或經(jīng)等溫淬火者，以及高性能高速鋼制件，均要進(jìn)行4次回火。

回火程度一般分三個(gè)級(jí)別，不是依回火次數(shù)為據(jù)，而是軸承說(shuō)了算。
一級(jí)（充分）：軸承上表征為黑色的回火馬氏體+星星點(diǎn)點(diǎn)的碳化物。
二級(jí)（一般）：個(gè)別區(qū)域或碳化物堆積處有白色區(qū)存在。
三級(jí)（不足）：較大部分視場(chǎng)為白色區(qū)，隱約可見(jiàn)淬火晶粒。

欲進(jìn)行蒸氣處理、氧氮處理等工具需在回火溫度區(qū)域表面強(qiáng)化者，回火程度達(dá)二級(jí)即可，這樣可以節(jié)能。

檢查回火程度用4%硝酸酒精溶液侵蝕，溫度18～25℃，侵蝕時(shí)間2～4min，500倍顯微鏡下觀察，以最差視場(chǎng)為判據(jù)。

3.二次貝氏體處理
為了提高軸承的韌性、強(qiáng)度和載荷性能，軸承廠往往采取一次貝氏體處理，即中性鹽浴480～560℃分級(jí)后立即轉(zhuǎn)入240～280℃硝鹽浴中等溫1～2h；二次貝氏體處理適用于形狀極其復(fù)雜的特大型刀具（如模數(shù)>15的銑刀、滾刀以及有效厚度>100mm的有孔刀具），在次貝氏體處理時(shí)產(chǎn)生40%～50%的下貝氏體，其余是殘留奧氏體及少量的碳化物，在次回火過(guò)程中，就有大量的殘留奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，次回火出爐后不要放在空氣中冷，而是直接轉(zhuǎn)入240～280℃的硝鹽浴中等溫一定的時(shí)間，不讓殘留奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體而轉(zhuǎn)變成貝氏體，即所謂的二次貝氏體處理，這樣可以減少和防止大型復(fù)雜刀具的開(kāi)裂傾向。

二次貝氏體處理工藝雖復(fù)雜些，但對(duì)防止大型刀具熱處理開(kāi)裂很有好處?；鼗疬^(guò)程要緩慢升溫，每次回火應(yīng)低于500℃入爐，回火出爐后不準(zhǔn)風(fēng)吹，靜冷。由于二次貝氏體處理，4次回火不一定很充分，應(yīng)補(bǔ)充一次回火。

4.摩擦焊刀具的熱處理
為了節(jié)約昂貴的軸承鋼，國(guó)內(nèi)外普遍采用摩擦焊生產(chǎn)φ10mm以上的桿式刀具。摩擦焊時(shí)產(chǎn)生1000℃以上的高溫，在焊縫兩側(cè)很小的區(qū)域產(chǎn)生較大的溫差，焊后若直接空冷，焊縫的高速鋼一側(cè)發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，而結(jié)構(gòu)鋼一側(cè)空冷只發(fā)生珠光體轉(zhuǎn)變，由于比體積的差異，將引起很大的組織應(yīng)力，以致產(chǎn)生開(kāi)裂。為此，焊后的刀具應(yīng)立即放到650～750℃的爐中保溫，待料罐裝滿后保溫1～2h退火，爐冷至500℃以下出爐空冷。如果生產(chǎn)量很大，不便實(shí)施上述工藝，應(yīng)將保溫軸承溫度選擇在740～760℃，保溫時(shí)間延長(zhǎng)至2～3h，使焊縫兩側(cè)充分轉(zhuǎn)變成珠光體+索氏體，隨后空冷再退火。

摩擦軸承淬火爭(zhēng)論的焦點(diǎn)為是否超焊縫加熱。超焊縫加熱的論據(jù)：改善了焊后的原始組織，考驗(yàn)了焊接質(zhì)量，提高了焊縫強(qiáng)度，充分利用了軸承鋼；低于焊縫加熱的論據(jù)：為了防止淬火裂紋，避免質(zhì)量糾紛。自焊接刀具真空淬火成功后，懷疑鹽浴淬火超焊縫加熱致裂的聲音少了，筆者堅(jiān)持超焊縫加熱的觀點(diǎn)，實(shí)踐證明超焊縫加熱跟淬火裂紋沒(méi)有直接關(guān)系。目前軸承廠大多采用低于焊縫15～20mm加熱，實(shí)際上縮短了高速鋼的切削長(zhǎng)度，造成浪費(fèi)，很不經(jīng)濟(jì)。