改进渗碳工艺解决薄壁轴承渗碳变形的热处理工艺

孙伟　王云光　张玲　孙小东

（洛阳LYC轴承有限公司 航空精密轴承国家重点实验室）

　　随着现代技术的发展，薄壁渗碳轴承的在航空航天及轧机行业的应用越来越广泛。而且许多薄壁渗碳轴承渗碳后只保留滚道处的渗碳层，其余表面只要求有残留渗碳层所以渗碳后必须车加工去掉部分渗碳层。为保证车加工精度及残留渗碳层的均匀，渗碳后变形控制极为重要。

　　1.薄壁渗碳轴承使用的材料

　　薄壁渗碳轴承使用的材料为G20Cr2Ni4A其化学成分见表1。

　　由表1可知，G20Cr2Ni4A是一种高合金渗碳钢其淬透性较好，但此材料渗碳后易出现粗大、网状碳化物和针状碳化物。粗大碳化物只与渗碳时的碳浓度有关；网状碳化物和针状碳化物不仅与渗碳时的碳浓度有关，而且跟渗碳后冷却速度有关。

　　2.原渗碳工艺及结果

　　原渗碳工艺见图1，用外径为200mm、高度为35mm、有效壁厚为7mm的渗碳层深度要求为1.4～1.6mm的圆锥轴承外圈100件，按改进前渗碳工艺进行渗碳及高温回火，总渗碳时间约16h，其中强渗时间约10h，扩散时间约6h。

　　渗碳出炉和高回后我们对碳浓度、组织、网状及针状碳化物、直径变动量、平面度进行了检验。其中碳浓度、组织、网状及针状碳化物各检两件，直径变动量、平面度各检100件。结果如下，直径变动量、平面度测量结果见表2；碳浓度、组织、网状及针状碳化物检验结果见表3。原工艺渗碳及高温回火后两件平面度较大产品摞放在一起的照片见图2。

　　3.改进后的工艺和结果

　　为确保缓冷不出网状和针状碳化物，我们通过多次试样试验找出了其中的工艺规律。对于浅层渗碳前期，就要控制渗碳不出粗大碳化物，后期要确保表面碳浓度在0.9%～0.8%；渗碳淬火时要控制高温时的冷却速度，确保不出网状碳化物、针状碳化物。通过试验图3工艺渗碳空冷后，既保证了不出粗大、网状和针状碳化物，又能满足变形的要求。我们按照图3改进的工艺曲线加工相同产品100件，直径变动量、平面度测量结果见表2；碳浓度、组织、粗大碳化物、网状及针状碳化物检验结果见表3；按改进后工艺渗碳及高温回火后任意两件产品摞放在一起的照片见图4。

　　4.结语

　　（1）G20Cr2Ni4A钢制薄壁渗碳轴承浅层渗碳采用新的工艺后不但可以减少直径和平面的变形同时也能保证不出网状和针状碳化物组织。

　　（2）改进后的工艺通过大量生产后效果良好。不仅节约了能源同时也减轻了工人的劳动强度。

　　（3）新工艺采用空冷减少了淬火油的消耗改善了生产环境。

来源：《金属加工：热加工》2016年第9期