专业生产经营耐高温轴承，公司产品质量优、规格齐全
高温轴承主要用于航空、航天，最高使用到260℃。我国使用的高温轴承钢主要有9Cr18Mo、Cr4Mo4V315℃、Cr14Mo4480℃、W6Mo5Cr4V2480℃、W9Cr4V2Mo520℃、W18Cr4V560℃和W12Cr4V5Co5590℃。其中使用最普遍的是Cr4Mo4V。高温轴承材料的使用温度均指在重载荷状态下如轴承载荷较小、环境清洁允许降低硬度的话使用温度还可以更高。如9Cr18Mo 作仪表轴承硬度为55 HRC 时使用温度可达420℃。
高温轴承的结构特点和工作条件要求高温轴承材料必须具备高的硬度、耐磨性、接触疲劳强度、弹性极限、良好的冲击韧性、断裂韧性、尺寸稳定性、防锈性能和冷热加工性能。为保证这些性能要求对轴承用钢提出了严格要求的冶金质量。
1.高温轴承工作条件及性能要求
通常认为超过120℃的温度条件，便算是高温工作条件，此时普通轴承钢会发生组织变化和屈服强度降低，精度逐步丧失；而当轴承工作温度超过轴承材料回火温度时，其硬度就明显下降，工作温度超过180℃时硬度就急剧下降，很快出现早期疲劳和磨损。保证轴承在高温下运转精度和使用寿命的中心环节是保证轴承在高温下具有足够的硬度和尺寸与形状的稳定程度，因此对于高温轴承钢提出如下要求：
（1）高温下硬度不低于HRC50～56；金相组织稳定；
（2）高温尺寸稳定性良好，温度膨胀系数小，没有显著的组织变化，抗蠕变性好，残余应力小；
（3）抗氧化性好，生成的氧化膜与基体结合牢固，而且耐磨性和疲劳强度好，耐热震性好，能经受较快的温度变化，导热性要好；
（4）作为轴承钢所应有的其他材料特性。如高温耐冲击性能、低的热膨胀性和高的抗蠕变强度和高温尺寸稳定性等。
2.高温轴承技术要求
（1）硬度
套圈和滚动体淬火后硬度一般不应低于63HRC。回火后硬度：套圈为60HRC～65HRC：滚动体为61HRC～66HRC。
（2）同一零件的硬度差
淬、回火后同一零件的硬度差为； a套圈外径不大于100mm，滚动体直径不大于22mm时，同一零件硬度差不应大于1HRC： b套圈外径大于100mm，滚动体直径大于22mm时，同一零件硬度差不应大于2HRC； c钢球直径不大于1.588mm1/16in不检查同一零件硬度差。
（3）脱碳层
轴承零件的脱碳层应在最深处测量，其深度不应超过淬火前每边最小加工余量的三分之二。
（4）回火稳定性
按零件的正常回火温度重新回火2h，在原来位置相应点测量硬度，相应点的最大硬度差不得超过1HRC。
（5）裂纹和软点
轴承零件淬、回火后及磨加工过程中不应有裂纹和软点。
（6）脱碳层和其他表面缺陷
轴承零件经淬、回火后产生的表面脱碳层、腐蚀坑和氧化皮等缺陷应在磨加工过程中除净，成品轴承零件不应有脱碳层和其他表面缺陷。
3. 9Cr18Mo高温轴承钢
9Cr18Mo钢是一种高碳高铬马氏体不锈钢，它是在 9Cr18 钢的基础上加 Mo 而发展起来的，因此它具有更高的硬度、高耐磨性、抗回火稳定和腐蚀性能，该钢还具有较好的高温尺寸稳定性，适宜制造在腐蚀环境条件下又要求高负荷、高耐磨的塑料模具。该钢属于莱钢体，容易形成不均匀碳化物偏析而影响模具使用寿命，所以在热加工时必须严格控制热加工工艺。
（1）化学成分
9Cr18Mo 钢的化学成分（GB/T1220—1992）w/C Si Mn Cr Mo S P0.951.10 ≤ ≤ 16.018.0 0.400.70 ≤ ≤ 0.80 0.80 0.030 0.035 主要元素的作用： 碳C：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。 铬Cr：能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。 钼Mo：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力。
（2）物理性能
9Cr18Mo 钢的物理性能示于表 4-19-2 和表 4-19-3，其热 导率（20℃）λ为 29.3W/mK。9Cr18Mo 钢的临界温度 临界点 Ac1 Ar1 Ms温度（近似值） 815865 765665 145 /℃9Cr18Mo 钢的线（膨）胀系数 温度/℃ 20100 20200 20300 20500 -6 -6 -6 -6线（膨 ）胀系 10.5×10 11.0×10 11.0×10 12.0×10 -1 数/℃
（3）热加工
9Cr18Mo 钢热加工工艺示于表 4-19-4。 表 4-19-4 9Cr18Mo 钢的热加工工艺 项目 加热温度/℃ 开始温度/℃ 终止温度 冷却 /℃ 钢锭 11301150 10801095 850900 砂冷 钢坯 11001120 10501080 850900 砂冷
（4）热处理
9Cr18Mo 钢的热处理示于表 4-19-5，与热处理有关的曲线示于图 4-19-1 图 4-19-5，与热处理有关的性能示于表4-19-6 和表 4-19-7。 表 4-19-5 9Cr18Mo 钢的热处理 再结晶退工序名称 退火 淬火 回火 火加热温度 850870℃ 150160℃和保温时 730750℃ 10501100℃ 46h 25h 间 30℃/h 冷 冷却 至 600℃， 空冷 油冷 空冷 空冷硬度（HB） ≤255 HRC≥58为减少残余奥氏体数量，可以于-7580℃冷处理。 表 4-19-6 9Cr18Mo 钢的室温力学性能 σ δ5 ψ -2 热处理 ak/Jcm HRC b/MPa / 850℃退火 16 HB≤225 760 14.0 27.51060℃淬火， 40 61 150℃回火 表 4-19-7 9Cr18Mo 钢的耐腐蚀性能 硬度 介质条件 腐蚀速度热处理制 浓度 温度 /g（m2h） 度 介质 （HRC） / /℃ -1 硫酸 2 沸腾 575.61050℃油 61.0 硫酸 5 沸腾 1003.9 淬 硝酸 40 沸腾 1.151050℃油 硫酸 2 沸腾 502.0 淬 60.0 硫酸 5 沸腾 968.3150℃回 火 1h 硝酸 40 沸腾 1.04
四、高温轴承加工工艺
轴承由四部分构成：外圈、内圈、滚子和保持架。其总的加工工艺是：下料-成型-退火-车加工-热处理-磨加工-装配等。
1 成型
（1）外圈、内圈锻造成型工艺 9Cr18Mo钢在锻造时的要求：
<1> 锻造模具应预热预热温度在300℃左右
<2> 坯料端面及外表面不能有裂纹若发现有裂纹应及时清除。
<3> 锻造过程中不能用水冷却模具以免毛坯接触水引起材料开裂。
<4> 模具可采用石墨为主的润滑剂润滑。
（2）滚子和保持架成型工艺
a）滚子 热冲球，软磨。
b）保持架 切环、冲压成型，整形和冲孔。
2 外、内圈退火
退火就是将轴承钢加热到Ac3以上温度，保温一段时间以适当的速度冷却，以降低硬度、改善组织、提高此后的车加工性能。9Cr18Mo轴承零件退火后的组织为粒状珠光体，硬度为197HB～241HB压痕直径为4．3mm～3．9mm或94HRB～100HRB。轴承零件的脱碳层应在最深处测量，其深度不应超过淬火前每边最小加工余量的三分之二。
3 外、内圈车加工
车加工主要有车内径、倒角、车沟道和车两侧密封槽。由于存在合金元素使钢的拉伸、屈服强度、塑性和韧性都增高切削加工性变差。不锈钢的强度特别是高温强度和硬度高切削时的变形大切削力及切削热亦大而导热性差使刀具易发热和产生塑性变形降低了刀具的切削能力使刀具的磨损加剧。由于钢的这些特殊性质在车加工中刀具材料、切削速度及切削液的选择都是影响套圈加工效率和质量的关键因素。
刀具的选择和使用：根据轴承钢的特性因此要求刀具材料必须具有很高的硬度良好的耐磨性与耐热性以及能承受一定的冲击载荷。另外，合理选择刀具角度是保证加工质量和刀具寿命的重要因素 同时还要勤于观察刀具磨损情况及时更换刀具提高工件表面质量和尺寸精度。
切削速度：车加工时提高切削速度这样能使切屑底层与刀具前刀面摩擦产生的温度增高使这一薄层金属变软甚至已成微熔状态形成润滑膜能起到一种特殊的润滑作用使切削变形减小。因此提高切削速度可减小车削加工变形及切削力降低表面粗糙度。
切削液：在加工中应加入切削液它能带走切削区的大量热降低切削温度减小热变形及刀具磨损及时冲走碎屑提高加工效率。
4 热处理
（1）球化退火
球化退火作为预备热处理，以改善组织性能。如果存在严重网状碳化物等缺陷组织时，在球化退火前须进行一次正火，消除网状、改善碳化物分布。800～920℃缓冷。
（2）淬火工艺
淬火后要获得的组织为马氏体、碳化物和残余奥氏体。硬度要求为64HRC左右。
a）淬火温度
9Cr18Mo钢中含有大量难溶解的碳化物，如加热温度稍高于Ac1（815-850℃）淬火碳化物的溶解量较少随着温度的升高碳化物不断向奥氏体中溶解使奥氏体合金化浓度不断增加同时奥氏体晶粒度呈长大的趋势使淬火后钢中的残余奥氏体量增加。 如图，钢中残余奥氏体的数量随淬火加热温度的上升而增加加热温度达到1150℃时钢中奥氏体含量达到90以上当加热温度达1200℃时钢中基本上成为奥氏体组织。钢中碳化物的含量随淬火加热温度的上升而减少在1050-1125℃温度下碳化物的含量显著减少。 图1 9Cr18Mo钢淬火奥氏体化温度对钢中残余奥氏体 和碳化物含量的影响 因此，综合以上分析，应当是9Cr18Mo钢淬火温度确定在1110℃左右。其淬火工艺分为三个阶段：650℃左右一次预热，850℃左右二次预热以及1110℃烧透和合金化。
b）加热时间
研究表明，随着淬火加热时间的延长钢中的残余奥氏体量逐渐增加。经过试验和综合分析，将淬火加热时间保持60分钟左右。
c）冷却方式
试验结果表明随着冷却时间的延长残余奥氏体量逐渐减少。因此钢的冷却方式为随炉冷却。
d）炉子的选择
传统的炉子加热易导致钢的氧化脱碳现象，此高温轴承要求精度高，使用性能优良，综合考虑应使用真空淬火炉。
（3）冷处理
冷处理是精密轴承的尺寸稳定化处理。冷处理温度一般为时-30～-80℃，间 1-1.5小时。淬火后立即进行，减少残余奥氏体。冷处理后正常回火。
（4）回火工艺
回火后钢的组织为回火马氏体、碳化物和少量残余奥氏体，硬度要达到63-64HRC。对于9Cr18Mo 材料回火而言回火温度、回火次数和冷却方式对残余奥氏体的转变影响较大，而回火时间影响较小，通常将回火时间定为120分钟。
a）回火温度
随着回火温度的升高残余奥氏体量不断减少。为使钢的硬度既达到标准要求又能使残余奥氏体含量减少到规定的范围内回火温度选取为545-555℃。
b）回火次数
由于残余奥氏体中析出弥散的碳化物 使残余奥氏体的合金度降低Ms升高。在回火冷却过程中残余奥氏体又转变成为二次马氏体。所以进行多次回火对残余奥氏体的转变是有效的。 通常将回火次数定为3次。
c）冷却方式
冷却方式对残余奥氏体没有太大的影响，考虑到节能，可选择随炉冷却。
d）炉子的选择
同淬火工艺类似，采用真空回火炉。 因此，回火工艺曲线如下 图4回火工艺曲线
5 磨加工
（1）磨加工套圈
磨削套圈双端面-粗磨套圈外圆-精磨套圈外圆
a）外圈：精磨外圈沟道-修磨外圈外径-清洗
b）内圈：精磨内径-精磨内圈沟道-清洗
（2）磨加工钢球、保持架 粗磨-校正-精磨-清洗
6 装配
套圈、钢球分选合套-装保持架-校正-清洗-装箱
五、热处理过程中可能出现的缺陷及补救
轴承零件经热处理后常见的质量缺陷有：淬火显微组织过热、欠热、淬火裂纹、硬度不够、热处理变形、表面脱碳、软点等。
a）过热
从轴承零件粗糙口上可观察到淬火后的显微组织过热。但要确切判断其过热的程度必须观察显微组织。若在钢的淬火组织中出现粗针状马氏体，则为淬火过热组织。形成原因可能是淬火加热温度过高或加热保温时间太长造成的全面过热；也可能是因原始组织带状碳化物严重，在两带之间的低碳区形成局部马氏体针状粗大，造成的局部过热。过热组织中残留奥氏体增多，尺寸稳定性下降。由于淬火组织过热，钢的晶体粗大，会导致零件的韧性下降，抗冲击性能降低，轴承的寿命也降低。过热严重甚至会造成淬火裂纹。
b）欠热
淬火温度偏低或冷却不良则会在显微组织中产生超过标准规定的托氏体组织，称为欠热组织，它使硬度下降，耐磨性急剧降低，影响轴承寿命。
c）淬火裂纹
轴承零件在淬火冷却过程中因内应力所形成的裂纹称淬火裂纹。造成这种裂纹的原因有：由于淬火加热温度过高或冷却太急，热应力和金属质量体积变化时的组织应力大于钢材的抗断裂强度；工作表面的原有缺陷（如表面微细裂纹或划痕）或是钢材内部缺陷（如夹渣、严重的非金属夹杂物、白点、缩孔残余等） 在淬火时形成应力集中；严重的表面脱碳和碳化物偏析；零件淬火后回火不足或未及时回火；前面工序造成的冷冲应力过大、锻造折叠、深的车削刀痕、油沟尖锐棱角等。总之，造成淬火裂纹的原因可能是上述因素的一种或多种，内应力的存在是形成淬火裂纹的主要原因。淬火裂纹深而细长，断口平直，破断面无氧化色。它在轴承套圈上往往是纵向的平直裂纹或环形开裂；在轴承钢球上的形状有 S 形、T 形或环型。淬火裂纹的组织特征是裂纹两侧无脱碳现象，明显区别与锻造裂纹和材料裂纹。
d）热处理变形
轴承零件在热处理时，存在有热应力和组织应力，这种内应力能相互叠加或部分抵消，是复杂多变的，因为它能随着加热温度、加热速度、冷却方式、冷却速度、零件形状和大小的变化而变化，所以热处理变形是难免的。认识和掌握它的变化规律可以使轴承零件的变形 （如套圈的椭圆、尺寸涨大等）置于可控的范围，有利于生产的进行。当然在热处理过程中的机械碰撞也会使零件产生变形，但这种变形是可以用改进操作加以减少和避免的。
e）表面脱碳
轴承件在热处理过程中，如果是在氧化性介质中加热，表面会发生氧化作用使零件表面碳的质量分数减少，造成表面脱碳。表面脱碳层的深度超过最后加工的留量就会使零件报废。表面脱碳层深度的测定在金相检验中可。