汽車軸承關(guān)鍵技術(shù)——熱處理

軸承是一個重要的機械基礎(chǔ)連接件，在機械工業(yè)應(yīng)用廣泛?？梢哉f，有旋轉(zhuǎn)的地方就有軸承。汽車作為現(xiàn)代社會人們的主要交通工具，汽車工業(yè)也成為我國主要的支柱產(chǎn)業(yè)，軸承在其中也發(fā)揮著重要作用。汽車的很多安保件，如轉(zhuǎn)向器、發(fā)動機和變速箱等，都可以看到軸承的身影。汽車軸承作為軸承的一個分支，有承載、抗沖擊和高速旋轉(zhuǎn)等特殊性能，其性能對乘客、駕駛員和車輛本身的安全有著重要影響。

熱處理作為汽車軸承制造過程的關(guān)鍵工序，其加工質(zhì)量好壞與原材料是影響軸承壽命的兩大重要因素。下面，筆者根據(jù)自己的工作經(jīng)驗和所掌握知識，從汽車軸承的材料、熱處理設(shè)計、熱處理工藝、熱處理裝備、熱處理技術(shù)力量和熱處理發(fā)展方向等方面，對汽車軸承熱處理技術(shù)做簡要闡述。                                                                          

汽車軸承熱處理技術(shù)

汽車軸承用鋼中主加合金元素鉻的主要作用是提高鋼的淬透性，使零件在淬火、回火后整個截面上獲得較均勻的組織。鉻可形成合金滲碳體（Fe，Cr）3C，使奧氏體晶粒細化，加熱時降低鋼的過熱敏感性，提高耐磨性，并能使鋼在淬火時得到細針狀或隱晶馬氏體，使鋼在高強度的基礎(chǔ)上增加韌性，一般不需要對汽車軸承進行深冷處理，除非對零件尺寸的穩(wěn)定性及殘留奧氏體的含量有特殊要求。

（1）汽車軸承零件的生產(chǎn)工藝路線

鋼球滾動體的一般生產(chǎn)路線為：棒料→球坯熱墩成型→光球（銼削）→軟磨→熱處理→硬磨→ 細研→精研（拋光）。

內(nèi)外套圈的一般生產(chǎn)路線為：管料（冷碾）→退火→車削→軟磨→熱處理→磨削→精加工。

保持架的一般生產(chǎn)路線為：實體保持架（尼龍）：毛坯→車削→拉、鉆窗口→表面處理。

沖壓保持架（金屬）：帶料或板料→成型→切底→沖窗口→壓坡→擴張→表面處理。

汽車軸承的滾動體、外圈、內(nèi)圈，輪轂軸承的二三代法蘭都要進行適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以充分發(fā)揮材料自身的潛力，獲得零件預(yù)期的性能并提高總成的使用壽命，主要有球化退火、整體淬火+低溫回火、化學(xué)熱處理、感應(yīng)熱處理等方式。

（2）汽車關(guān)鍵軸承零件的熱處理概況

下面從熱處理設(shè)備、工藝實例、技術(shù)要求、發(fā)展預(yù)測等作簡要介紹。

球化退火設(shè)備通常使用保護氣氛爐，使退火后的零件表面少、無氧化，并能提高軸承零件的材料利用率。軸承材料的加熱溫度為835~850 ℃，球化溫度為750~760 ℃，如圖8所示。

球滾動體經(jīng)鍛造后，使用愛協(xié)林輥底式連續(xù)性氮基保護氣氛退火爐，如圖9a所示。球化退火溫度為760 ℃，氧勢≥900，露點≤20 ℃，丙烷流量0.18±0.02m³/h，爐內(nèi)壓力150~300 MPa，檢得硬度≤210 HBW，脫碳層小于等于0.25 mm、網(wǎng)狀碳化物≤CN4.2，鋼球整體淬回火后的硬度要求60HRC以上。

氮基保護氣氛退火爐

保護氣氛連續(xù)爐示意 

全自動中頻淬火回火線  汽車軸承用熱處理設(shè)備

淬回火設(shè)備通常也使用保護氣氛爐型如鑄鏈爐、網(wǎng)帶爐或推桿爐，如圖9b所示，生產(chǎn)效率高、能耗低，常見的國內(nèi)生產(chǎn)廠家有江蘇豐東、北方工業(yè)、杭州金舟等。

內(nèi)外圈使用保護氣氛連續(xù)爐淬火，為減小變形，使用KR468G專用軸承淬火油并調(diào)整加熱溫度時間、輸送帶運行速度等參數(shù)或也可用鹽浴進行馬氏體分級淬火，工藝曲線如圖10所示，淬火后硬度達63~64.5 HRC，經(jīng)180±10 ℃回火后硬度61~63HRC，檢得套圈的錐度0.05mm左右，圓柱度≤0.15 mm。

汽車輪轂軸承二三代帶有法蘭盤，材料為S55C，要求淬火區(qū)域的表面硬度達60HRC以上。宜使用自動感應(yīng)淬火生產(chǎn)線，如圖9c，冷卻介質(zhì)選用濃度可調(diào)的水基淬火液，淬火液壓力0.2~0.6 MPa，淬火后硬度62~65 HRC，硬化層深2.2~3.4 mm，圓度≤0.1 mm，經(jīng)（160±10）℃×（120±5）min整體回火后硬度60~63 HRC，顯微組織3~6級。

軸承件整體淬火回火工藝曲線

隨著國內(nèi)熱處理設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，應(yīng)用在對汽車軸承零件生產(chǎn)加工上的已基本成熟。原來的箱式爐、井式爐、鹽浴爐、鼓形爐、普通空氣加熱爐等設(shè)備基本被淘汰，現(xiàn)大量普及的是保護氣氛設(shè)備輔以變壓吸附、膜制氮等技術(shù)，以托輥式網(wǎng)帶爐為主流的整體淬回火線和自動感應(yīng)淬火回火線已成為主流。另外，由保護氣氛向可控氣氛過渡，爐控系統(tǒng)由單線計算機控制向集群式計算機控制，也將逐漸發(fā)展為兩大趨勢。

結(jié)語

汽車軸承作為軸承的一個重要分支，它有著處于汽車工業(yè)及運行環(huán)境的特點。除了改進結(jié)構(gòu)設(shè)計及良好的密封和潤滑外，采用高純凈材料及合理的熱處理設(shè)備和工藝，可提高汽車軸承的可靠性并達到長壽命。

（來源：熱處理技術(shù)）

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