辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书（论 文）
2．球化退火的目的
球化退火的目的是降低钢的硬度，改善切削性能，并为以后淬火作好准备，以减少淬火后变形和开裂。
2.5.2 GCr15轴承钢淬火工艺原理
钢的淬火是热处理工艺中最重要的工序，淬火后得到的组织主要是马氏体，此外还有少量残余奥氏体，对高碳钢还有未融的碳化物。钢件淬火的主要目的是提高强度、硬度和耐磨性。结构钢通过淬火和高温回火后，可以获得较好的强度和塑性、韧性的配合；轴承通过淬火和低温回火后，可以获得很高的硬度和耐磨性，对某些特殊合金淬火还会显著提高其物理性能。 1．淬火的目的
淬火可使零件获得高的硬度和耐磨性，高的接触疲劳寿命和可靠性，高的尺寸稳定性。 2．淬火冷却介质和冷却方式的选择
淬火冷却介质应保证轴承零件在冷却过程中、在奥氏体最不稳定区有足够的冷却速度，而不发生非马氏体转变；在马氏体转变范围Ms～Mf内缓慢冷却，以达到减少组织转变和开裂的效果。
轴承钢具有足够的淬透性，按零件大小（指壁厚），GCr15钢的直径小于?12mm的滚动体，壁厚小于12mm的套圈，根据图5、图6可选用油淬火达到要求。
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图5 GC15轴承钢淬透性曲线
图6 半马氏体硬度与钢的含碳量关系曲线
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3.淬火加热温度和保温时间
轴承零件的淬火加热温度和保温时间与其零件的有效厚度有关，(《热处理手册第四版第2卷》中国机械工程学会热处理学会 机械工业出版社。)详细见表3。
表3 轴承钢淬火加热温度和保温时间
钢号
名称
零件有效厚度
/mm
GCr15
套圈
＜3 ＞3～≤6 ＞6～≤9 ＞9～≤12
GCr15
钢球
＜3 ＞3～15 ＞15～50
GCr15
滚子
＜3 ＞3～10 ＞10～22
835～845 840～850 845～855 850～860 840～845 845～850 850～860 835～845 840～850 845～855
23～35 35～45 45～55 55～60 35～35 35～45 50～65 35～45 35～45 45～55
加热温度/℃ 加热时间/min
2.5.3 GCr15轴承钢回火工艺理论基础、原则
1．回火温度确定原则
GCr15轴承钢要有较高的综合力学性能,回火温度对GCr15钢残留奥氏体含量有很大的影响。不同钢含碳量的硬度与回火温度关系曲线图7（《钢的热处理》胡光立、谢希文 西北工业大学出版社。）可知其在150～160℃回火可满足使用要求。
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图7 不同含碳量钢硬度与回火温度关系曲线
2．回火温度时间确定原则
回火时间从工件入炉后炉温升至回火温度时间开始计算回火时间一般为1～3h，可参考经验公式加以确定：tn=Kn+AnD 式中 tn-回火时间（min）；
Kn-回火时间基数； An-回火系数；
D-工件有效厚度（mm），当回火温度低于300℃时，Kn为120min和An为1
由此工件回火时间为2.5～3.0h。 3．回火的目的
GCr15轴承钢回火目的是在保持高硬度的条件下，消除残余内应力，防止开裂，并能使亚稳组织转变为相对稳定的组织，从而稳定尺寸，提高韧性，获得良好的综合力学性能。
2.6选择设备、仪表和工夹具 2.6.1设备
1．球化退火设备
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该炉适用于低合金钢、GCr15轴承钢中小型零件的球化退火处理等。实现温度PID自动控制、定时间隔送料、故障报警记录、自动安全逻辑操作、进出料自动检测及计数功能，可提供生产日报表等功能。它的工艺流程是进料 → 预热 → 保温 → 强风冷却(等温转变)→ 保温(等温分解)→ 出料 。
图8箱式电炉
2．淬火设备
轴承淬火，可选用淬火炉进行。如图9所示。
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