金屬材料方向課程設(shè)計-石油機械用軸承材料、熱處理工藝設(shè)計

1、<p><b>　　設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　　隨著國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，對原油產(chǎn)品的需求量不斷增加，石油行業(yè)的發(fā)展對石油機械用軸承的壽命提出了越來越高的要求。石油機械用軸承不僅要承受拉伸、壓縮、彎曲、剪切、等復(fù)雜的交變應(yīng)力狀態(tài)和高應(yīng)力還要受到腐蝕介質(zhì)的侵蝕。煉油廠加丁原油種類日趨復(fù)雜、原油性質(zhì)變差，硫含量和酸值均有所增加，設(shè)備腐蝕問題日趨嚴重，尤其是機械“關(guān)節(jié)”--軸承，

2、因此選擇合適的材料、制定適宜的熱處理工藝，以提升和強化石油機械用防銹軸承的性能顯得尤為重要。</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文根據(jù)石油機械用軸承的服役條件，以滾動軸承為例，以選擇合適的鋼材并制定適宜的熱處理工藝制度，設(shè)計石油機械中用的防銹軸承使得其熱處理后的最終硬度在58～62HRC為目標，首先分析了石油的腐蝕環(huán)境軸承零件的服役條件，

3、在此基礎(chǔ)上根據(jù)其可能的失效形式，工作環(huán)境及性能要求選擇合適的材料，設(shè)計零件加工工藝路線，分析熱加工過程，最后進行性能檢測及分析。</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　設(shè)計任務(wù)1</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p&

4、gt;　　第一章 工件的服役條件1</p><p>　　第二章 材料的選取1</p><p>　　2.1軸承性能的一般要求1</p><p>　　2.2化學(xué)成分的作用3</p><p>　　2.3 滾動軸承用鋼冶煉質(zhì)量的基本要求4</p><p>　　2.4防銹石油軸承的選材6</p><

5、;p>　　第三章 零件加工工藝路線7</p><p>　　3.1 加工路線7</p><p><b>　　3.2套圈制造7</b></p><p>　　3.3滾動體制造8</p><p>　　3.4滾動軸承裝配一般工藝過程8</p><p>　　第四章 熱加工過程及分析8<

6、/p><p><b>　　4.1鍛造8</b></p><p>　　4.2預(yù)備熱處理9</p><p>　　4.3熱處理工藝11</p><p>　　4.3.1淬火工藝11</p><p>　　4.3.2回火工藝13</p><p>　　第五章 性能檢測方法及分析

7、14</p><p>　　5.2耐磨性的測定14</p><p>　　5.3強度的測定14</p><p>　　5.4硬度的測定15</p><p>　　5.5沖擊韌性的測定15</p><p>　　5.6防銹性能的測定16</p><p>　　5.7 常見缺陷及分析1

8、6</p><p>　　第六章 結(jié)論或建議17</p><p><b>　　參考文獻18</b></p><p>　　第一章 工件的服役條件</p><p>　　軸承零件在實際使用過程中，往往要在拉伸、壓縮、彎曲、剪切、交變等復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)和高應(yīng)力值條件下，高速長時間工作。</p><p>&

9、lt;b>　　軸承應(yīng)滿足：</b></p><p>　　一、能承擔(dān)一定的載荷，具有一定的強度和剛度；</p><p>　　二、具有小的摩擦力矩，使回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動靈活。</p><p>　　三、具有一定的支撐精度，保證被支撐零件的回轉(zhuǎn)精度。</p><p>　　滾動軸承中的向心軸承通常由內(nèi)圈、外圈、滾動體和滾動體保持架四部分組成。

10、內(nèi)圈緊套在軸頸上并與軸一起旋轉(zhuǎn)，外圈裝在軸承座孔中。</p><p>　　在服役過程中，滾動軸承的服役條件具有以下特點：</p><p>　　首先，接觸應(yīng)力很高，滾動體與內(nèi)外圈之間相對運動以滾動為主，但同時伴有滑動，其主要失效形式以磨損和接觸疲勞為主。這就要求滾動體及內(nèi)外圈滾道等發(fā)生接觸的表面具有高硬度、高耐磨性和高接觸疲勞強度，所以軸承鋼的選材首先要求鋼的含碳量足夠高。其次，大尺寸滾動軸

11、承受力也很大，并可能受到一定的沖擊載荷作用，其失效形式也會出現(xiàn)斷裂這種形式。因此，大尺寸軸承要求芯部具有良好的韌性，而表面具有高硬度、高耐磨性和高的接觸疲勞強度。最后，還應(yīng)具有在大氣環(huán)境、石油等介質(zhì)環(huán)境下具有良好的抗腐蝕能力。</p><p><b>　　第二章 材料的選取</b></p><p>　　2.1軸承性能的一般要求</p><p>

12、　　1）高的接觸疲勞強度</p><p>　　接觸疲勞強度是軸承正常破壞的主要要形式，滾動軸承運轉(zhuǎn)時，滾動體在軸承內(nèi)、外圍的滾道間滾動，其接觸部分承受周期性交變載荷。多者每分鐘可達數(shù)十萬次，在周期性交變應(yīng)力的反復(fù)作用下，接觸表面出現(xiàn)疲勞剝落。滾動軸承開始出現(xiàn)剝落后便會引起軸承振動、噪音增大、工作溫度急劇上升．致使軸承最終損壞，這種破壞形式稱為接觸疲勞破壞。因此，要求滾動軸承應(yīng)具有高的接觸疲勞強度。</p&g

13、t;<p><b>　　2）高的耐磨性</b></p><p>　　滾動軸承正常工作時，除了發(fā)生滾動摩擦外，還伴有滑動摩擦。發(fā)生滑動摩擦的主要部位是：滾動體與滾道之間的接觸面、滾動體和保持架兜孔之間的接觸面、保持架和套圈引導(dǎo)擋邊之間以及滾子端面與套圈引導(dǎo)檔邊之間等。滾動軸承中滑動摩擦的存在不可避免地使軸承零件產(chǎn)生磨損。如果軸承鋼的耐磨性差，滾動軸承便會因磨損而過早地喪失精度或因

14、旋轉(zhuǎn)精度下降而使軸承振動增加、壽命降低、因此，要求軸承鋼應(yīng)具有高的剛磨性。</p><p><b>　　3）高的彈性極限</b></p><p>　　滾動軸承工作時，滾動體與內(nèi)、外套圈的接觸面積很小，但承受負荷大。為了防止在高負荷作用下發(fā)生過大的塑性變形，以致破壞軸承的精度和引起表面裂紋，所以要求軸承材料具有高的彈性極限。</p><p>&l

15、t;b>　　4）適宜的硬度</b></p><p>　　硬度是滾動軸承的重要指標之一。它與材料接觸疲勞強度、耐磨性、彈性極限有著密切的關(guān)系，直接影響滾動軸承的壽命。滾動軸承用鋼的硬度要適宜，過大或過小都將影響使用壽命因此硬度是軸承質(zhì)量的關(guān)鍵指標之一。5）一定的韌性 大多數(shù)軸承在使用時承受沖出負荷，尤其是軋鋼機上使用的壓下軸承。因此要求軸承鋼具有一定的韌性，以保證軸承不因承受沖出負荷而破

16、壞。對于承受較大沖擊載荷的軸承如軋機軸承鐵路軸承等要求材料具有相對較高的沖擊韌性和斷裂韌性，這些軸承有的用貝氏體淬火熱處理工藝，有的用滲碳鋼材料，就是為了保證這些軸承具有較好的沖擊韌性。</p><p>　　6）良好的尺寸穩(wěn)定性</p><p>　　滾動軸承系精密的機械零件，其精度是以微米為計算單位的。在長期的保存和使用中，因內(nèi)在組織發(fā)生變化或應(yīng)力變化會引起尺寸發(fā)生變化，導(dǎo)致軸承喪失精度。

17、這就要求軸承用鋼應(yīng)具有較好的尺寸穩(wěn)定性。</p><p><b>　　7）良好的防銹性能</b></p><p>　　原油雖經(jīng)脫鹽脫水，但仍含一定數(shù)量的無機鹽和水，其中氯鹽在120℃以上易水解生成氯化氫。高溫重油部位葉金屬的硫腐蝕常發(fā)生在常壓、減壓加熱爐管、轉(zhuǎn)油線以及蒸餾塔進料部位、塔底、熱油泵的葉輪等高溫重油部位。滾動軸承的生產(chǎn)工序繁多，周期長，而成品亦需長期存放，

18、故要求制造軸承用鋼應(yīng)具有一定的防銹性能，以便軸承零件在生產(chǎn)流程中和軸承保存期間不致銹蝕。</p><p>　　2.2化學(xué)成分的作用</p><p>　　1）C 決定鋼的性能的主要元素，保證 鋼的高硬度和耐磨性。 </p><p>　　2）Cr 提高淬透性和耐磨性（Fe，Cr）3C。</p><p>　　3）Si 提高淬透性，增加鋼的強度

19、、彈性極限和疲勞強度。 </p><p>　　Mn 增加鋼的強度 提高淬透性，過熱敏感性比較強。</p><p>　　4）Mo 提高淬透性 ,細化晶粒。</p><p>　　5）P<0.025% 、S<0.025 % 減少夾雜物，提高疲勞壽命。</p><p>　　2.3 滾動軸承用鋼冶煉質(zhì)量的基本要求</p>

20、<p>　　滾動軸承的使用壽命和可靠性很大程度上與軸承用鋼的冶金質(zhì)量有著密切的關(guān)系。由于軸承鋼所具有的特性，對冶金質(zhì)量的要求比一般工業(yè)用鋼要嚴格得多。 </p><p>　　1）嚴格的化學(xué)成分要求:</p><p>　　一般軸承用鋼主要是高碳鉻鋼即含碳量是1%左右，加入1.5%左右的鉻，并含有少量的錳、硅元素的過共析鋼。鉻可以改善熱處理性能，提高淬透性，組織均勻性，回火穩(wěn)定性又可

21、以提高鋼的防銹性能和磨削性能。但當鉻含量超過1.65%時，淬火后會增加鋼中殘余奧氏體，降低硬度和尺寸穩(wěn)定性，增加碳化物的不均勻性，降低鋼的沖擊韌性和疲勞強度。為此，高碳鉻鋼中的含鉻量一般控制在1.65%。只有嚴格控制軸承鋼中的化學(xué)成分，才能通過熱處理工序獲得軸承性能組織和硬度。</p><p>　　2）高精度的尺寸要求</p><p>　　表1高碳鉻不銹鋼物理性</p>&l

22、t;p>　　3）特別嚴格的純潔度要求：</p><p>　　鋼的純潔度是指鋼中所含非金屬夾雜物的多少，純潔度越高，鋼中的非金屬夾雜物越少。軸承鋼中的氧化物，硅酸鹽等有夾雜物是導(dǎo)致軸承早期疲勞剝落，顯著降低軸承壽命的主要原因，特別是脆性夾雜物危害最大，由于在加工過程中，容易從金屬基體上剝落下來，嚴重影響軸承零件精加工后的表面質(zhì)量。因此為了提高軸承的使用壽命和可靠性必須降低軸承鋼中夾雜物的含量</p>

23、;<p>　　4）嚴格的低倍組織和顯微（高倍）組織要求: 軸承鋼的低倍組織是指一般疏松、中心疏松和偏析，顯微組織包括鋼的退火組織碳化物網(wǎng)狀、帶狀和液析等。碳化物液析硬而脆，它的危害性與脆性夾雜物相同。網(wǎng)狀碳化物降低鋼的沖擊韌性，并使之組織不均勻，在淬火時容易變形與開裂。帶狀碳化物影響退火和淬火回火組織以及接觸疲勞強度。低高倍組織的優(yōu)劣對滾動軸承的性能和使用壽命有很大的影響，所以，在軸承材料標準中對低高倍組織有著嚴

24、格的要求。5）特別嚴格的表面缺陷和內(nèi)部缺陷要求：</p><p>　　對軸承鋼而言，表面缺陷包括裂紋夾渣、毛刺、結(jié)疤，氧化皮等，內(nèi)部缺陷包括縮孔，氣泡白點嚴重的疏松和偏析等。這些缺陷對于軸承的加工軸承的性能和壽命有很大的影響在軸承材料中明確規(guī)定不允許出現(xiàn)這些缺陷。6）特別嚴格的碳化物不均勻性要求： 在軸承鋼中，如果出現(xiàn)嚴重的碳化物分布的不均勻，則在熱處理加工過程中就容易造成組織和硬度的不均勻，鋼的組

25、織不均勻性對接觸疲勞強度有較大的影響。另外嚴重的碳化物不均勻性容易使軸承零件在淬火冷卻時產(chǎn)生裂紋，碳化物不均勻性還會導(dǎo)致軸承的壽命降低。因此，在軸承材料標準中，對不同規(guī)格的鋼材均有明確的特別要求。7）特別嚴格的表面脫碳層要求： 在軸承材料標準中對鋼材表面脫碳層有著嚴格的規(guī)定，如果表面脫碳層超過標準的規(guī)定范圍，且在熱處理前的加工過程中又沒有將其全部清除掉，則在熱處理淬火過程中就容易產(chǎn)生淬火裂紋，造成零件的報廢。</p>

26、;<p>　　2.4防銹石油軸承的選材</p><p>　　高碳鉻不銹綱屬馬氏體不銹鋼，它不僅具有GCrl5型鉻軸承鋼所要求的性能，而且還具備高的耐腐蝕能力和一定的耐高溫能力。它主要用于制造在海水、河水、硝酸、海洋性氣候等介質(zhì)中和在低溫(-183~283℃)、高溫(＜350℃)下工作的軸承。例如，石油機械、化工機械、食品機械、航天、航空工業(yè)、船舶等方面使用的軸承。[3]</p><

27、;p>　　表2高碳鉻不銹鋼化學(xué)成分</p><p>　　表3 高碳鉻不銹鋼適用范圍</p><p>　　根據(jù)軸承服役條件以及性能要求，同時考慮經(jīng)濟性原則，因此選用9Cr18為本次設(shè)計的材料。</p><p>　　第三章 零件加工工藝路線</p><p><b>　　3.1 加工路線</b></p>

28、<p>　　下料→鍛造毛坯→等溫球化退火→車削加工→粗磨→淬火→回火→細磨→穩(wěn)定化處理（附加回火）→精研工件表面→檢驗→成品→清洗→防銹</p><p><b>　　3.2套圈制造</b></p><p>　　套圈是滾動軸承的重要零件。由于滾動鈾承的品種繁多，使得不同類型軸承的套圈尺寸、結(jié)構(gòu)刷造使用的設(shè)備、工藝方法等各個相同。套圈制造的原材料為圓柱形棒料或管

29、料，日前根據(jù)成型工藝不同，滾動鈾承套圈一般有以下幾種制造過程。</p><p>　　1)(棒料)下料→鍛造→退火(或正火) →車削(冷輾成型) →熱處理淬、回火→磨削→零件檢查→退磁、清洗→提交裝配</p><p>　　2)(棒料、管料)下料→冷輾成型→熱處理淬、回火→磨削→零件檢查→退磁、清洗→提交裝配</p><p>　　3)(管料)下料→車削成型→熱處理淬、回

30、火→磨削→零件檢查→退磁、消洗→提交裝配</p><p>　　4)(體料)下料→冷(溫)擠壓成型→午削→熱處理淬、回火→磨削→零件檢查→退磁、清洗</p><p><b>　　3.3滾動體制造</b></p><p>　　材料改制→成形（冷鐓、車削、鍛造) →軟磨外徑或端面→熱處理淬火、回火→磨端面→磨球基面(產(chǎn)品有要求時)→粗磨外徑→細磨外徑

31、→終磨外徑l→終磨外徑2、磨凸度(產(chǎn)品有要求時)→超精外徑（2級以上精度的滾子)。</p><p>　　3.4滾動軸承裝配一般工藝過程</p><p>　　滾動軸承一般裝配工藝過程可以歸納如下：</p><p>　　成品零件退磁清洗→成品零件尺寸選別→游隙計算、零件紐裝配套→成品游隙檢查→鉚合保持架(需要時) →成品退磁清洗→成品檢查→涂油、防銹包裝</p&g

32、t;<p>　　第四章 熱加工過程及分析</p><p><b>　　4.1鍛造</b></p><p>　　熱處理質(zhì)量好壞，首先應(yīng)控制鍛造質(zhì)量。它不僅影響零件的成型，而且鍛造組織對退火及其機械性能產(chǎn)生較大的影響。由于9Cr18鋼導(dǎo)熱性差，鋼中的合金碳化物在高溫下溶于奧氏體中的速度慢，為此鍛造加熱速度也要慢，在800~350℃要進行預(yù)熱。又因其淬透性好，

33、導(dǎo)熱性差，故鍛造后的冷卻速度也應(yīng)緩慢，否則將產(chǎn)生裂紋。在鍛造組織中不允許有過熱、過燒、孿晶以及因停鍛溫度高，冷卻緩慢產(chǎn)生的粗大網(wǎng)狀碳化物。因為，這些組織在退火中都無法消除而影響鋼的最終性能。正常的鍛造組織應(yīng)有奧氏體，馬氏體和一次、二次碳化物所組成，鋼的晶粒也應(yīng)較細，這樣在退火加熱時，容易轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，退火后容易獲得理想的組織和硬度。[1]</p><p>　　表3高碳鉻不銹鋼熱加工性能</p>&l

34、t;p>　　4.2預(yù)備熱處理[2]</p><p>　　9Cr18鋼預(yù)備熱處理采用的是球化退火，目的使組織變?yōu)榫鶆蚍植嫉募毩钪楣怏w，獲得最佳的機加工性能并為淬火提供良好的原始組織，使淬火、回火后獲得最佳的力學(xué)性能。球化退火的技術(shù)要求9Crl8鋼球化退火應(yīng)達到“高碳鉻不銹鋼軌承零件熱處理質(zhì)量標淮”規(guī)定。硬度：退火后HB197—255。顯微組織：均勻分布的粒狀珠光體和一次碳化物。不允許有欠熱、過熱及因鍛造過熱

35、引起的孿晶碳化物。脫碳層：不得超過淬火前每邊最小加工余量的三分之二。</p><p>　　(1)低溫球化退火 低溫球化退火主要適用冷沖和半熱沖鋼球的退火。它的作用是消除加工過程中的殘余應(yīng)力以及淬火過熱、欠熱零件的返修。</p><p>　　(2)一般球化退火 一般球化退火是鍛造毛坯球化退火的主要方法。9Crl8鋼一般球化退火加熱溫度范圍較寬，在800~950℃都能獲得合格的組織與硬度。

36、退火冷卻速度對硬度的影響不大，甚至在90℃／小時的冷卻進度下都可獲得較滿意的組織和硬度。生產(chǎn)中常采用的退火加熱溫度為850~870℃(也可采用910+—10℃)，保溫后的冷卻速度為30~90℃/小時。</p><p>　　(3)等溫球化退火 主要運用熱沖球和鍛制毛坯。等溫球化退火加熱溫度與一般球化退火加熱溫度相同。隨等溫溫度的增高硬度下降，珠光體組織較粗。實際生產(chǎn)中常采用730℃等溫。</p>&

37、lt;p>　　表4球化退火工藝曲線</p><p>　　表5球化退火過程圖解</p><p><b>　　4.3熱處理工藝</b></p><p><b>　　4.3.1淬火工藝</b></p><p>　　9Crl8鋼經(jīng)淬火才能獲得高的硬度，其淬火組織為隱晶馬氏體、結(jié)晶馬氏體、殘余奧氏體及一

38、次、二次碳化物。為了防止表面氧化脫碳和腐蝕麻點，應(yīng)采用鹽滬、保護氣氛爐和真空爐進行加熱。淬火工藝</p><p>　　淬火的目的是提高軸承零件的硬度，強度，耐磨性和疲勞強度，并通過回火獲得高的尺寸穩(wěn)定性和綜合機械性能。淬火后顯微組織有隱晶馬氏體和細小結(jié)晶馬氏體、細小而均勻的殘留碳化物以及殘留奧氏體組成。這些組織的相對含量以及分布將決定鋼的性能。</p><p>　　淬火通常是在鹽浴爐或在帶

39、有保護氣氛的電爐中加熱，以免脫碳。在鹽浴爐中加熱，要防止零件表面產(chǎn)生腐蝕麻點。淬火加熱溫度一般選用1050～1100℃，如超過1100℃，則由于淬火后組織中存在著大量殘余奧氏體，硬度急劇下降，同時組織變粗，使鋼的性能變壞。對于易變性或薄壁，小零件宜選用加熱溫度的下限。對在高溫下工作并要求高硬度的零件，應(yīng)選用加熱溫度的上限。在加熱時須在800℃～850℃預(yù)熱后再升溫到淬火溫度。預(yù)熱時間一般為保溫時間的二倍，保溫時間按零件有效厚度來計算。[

40、4]</p><p>　　表6 9Cr18鋼軸承零件淬火加熱溫度和保溫時間</p><p><b>　　4.3.2回火工藝</b></p><p>　　軸承鋼回火工藝應(yīng)根據(jù)軸承的服役條件和技術(shù)要求來確定。通常分為三種工藝:常規(guī)回火——一般軸承的回火；穩(wěn)定化回火——精密軸承回火；高溫回火——一些航空軸承及其他特殊軸承的回火。</p>

41、<p>　　1）溫度的選擇 回火溫度應(yīng)比軸承工作溫度高30～50℃.通常120℃以下工作的軸承，應(yīng)用180～200℃回火；要求在高溫下工作的軸承，回火溫度分別選用200℃；250℃；300℃；350℃等。在特殊條件下工作的軸承零件，最高回火溫度可達400℃。D級以上軸承零件可施行二次補加回火。</p><p>　　2）回火保溫時間的選擇 通常按零件大小和精密以及回火加熱介質(zhì)確定保溫時間?；鼗饡r間一

42、般選擇在2～3小時。該石油機械用防銹軸承的硬度要求為58～62HRC，應(yīng)采用高溫回火的熱處理工藝如下</p><p>　　表7 高溫回火工藝曲線</p><p>　　第五章 性能檢測方法及分析</p><p>　　軸承零件要求具有高的接觸疲勞強度，高的耐磨性，高的彈性極限，適宜的硬度，一定的沖擊韌性，良好的工藝性能，良好的防銹性能，良好的尺寸穩(wěn)定性。在一般軸承零件

43、的性能檢測中，主要檢測接觸疲勞壽命，耐磨性，彈性極限，硬度，沖擊韌性。該軸承是用于石油機械中的防銹軸承，應(yīng)當具有很好的防銹能力，故在性能檢測中還應(yīng)檢測其防銹性能。</p><p>　　5.1接觸疲勞強度測定[5]</p><p>　　接觸疲勞試驗一般是在模擬工作條件的接觸疲勞試驗機上進行的。有試樣和實物兩種形式。實物試驗是零件疲勞強度決定性的考驗，有重要的價值。但是，其試驗結(jié)果是結(jié)構(gòu)、材

44、料、工藝等許多因素的綜合表現(xiàn)，較難分析單一因素的影響。而模擬零件工作條件的試樣試驗是獲得單一因素影響最有效而可靠的試驗方法。</p><p>　　5.2耐磨性的測定</p><p>　　耐磨性幾乎和材料所有性能都有關(guān)系，而且在不同磨耗機理條件下，為提高耐磨性</p><p>　　對材料性能亦有不同的要求。試樣的耐磨性能用M-2000磨損試驗機在規(guī)定條件下測定，磨損

45、試樣尺寸為10×10×18mm,試驗載荷為200N，轉(zhuǎn)速為210r/rain,每二十分鐘用BS224S電子天平測定試樣的質(zhì)量（精確到0.1mg），計算磨損量，每個試樣測定5次；以試樣的磨損量來評估其耐磨性能。</p><p><b>　　5.3強度的測定</b></p><p>　　軸承材料要求具有較高的彈性極限，是為了保證軸承在受到較大載荷的情

46、況下，不發(fā)生過大的塑性變形，使軸承仍能保持其精度，正常運工作，即要求軸承材料具有較高的屈服強度?？刹捎肳DW-3100型萬能拉伸試驗機測定各試樣的屈服強度，抗拉強度。</p><p><b>　　5.4硬度的測定</b></p><p>　　該軸承零件要求硬度為52～60HRC，試樣的洛氏硬度采用HBRV-1875洛氏硬度機測定，</p><p&

47、gt;　　加載150kg，每個試樣測定5個點，計算其平均值。</p><p>　　5.5沖擊韌性的測定</p><p>　　沖擊韌性即材料抵抗沖擊載荷的能力。用一定尺寸和形狀的金屬試樣，在規(guī)定類型的沖擊試驗機上受沖擊負荷折斷時，試樣刻槽處單位面積上所消耗的沖擊功成為沖擊韌性，以ak表示。</p><p>　　目前常采用10×10×55mm，帶2

48、mm深的V形缺口夏氏沖擊試樣，標準上直接采用沖擊功（J焦耳值）Ak，而不是采用ak值。因為單位面積上的沖擊功并無實際意義。工程上常用一次擺錘沖擊試驗來測定材料抵抗沖擊載荷的能力，即測定沖擊載荷試樣被折斷而消耗的沖擊功Ak，單位為焦耳（J）。而用缺口處的截面積F去除Ak，可得到材料的沖擊韌度（沖擊值）指標，即ak=Ak/F。因此，沖擊韌度ak表示材料在沖擊載荷作用下抵抗變形和斷裂的能力。ak值的大小表示材料的韌性好壞。</p>

49、<p>　　一般把ak值低的材料稱為脆性材料，ak值高的材料稱為韌性材料。ak值取決于材料及其狀態(tài)，同時與試樣的形狀，尺寸有很大關(guān)系。ak值對材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)缺陷，顯微組織的變化很敏感，如夾雜物、偏析、氣泡、內(nèi)部裂紋、鋼的回火脆性，晶粒粗化等都會使ak值明顯降低。</p><p>　　5.6防銹性能的測定</p><p>　　對于在腐蝕介質(zhì)內(nèi)工作的軸承零件，要求防銹，則需進行

50、耐腐蝕檢查。此項檢查一般是用人造海水或者稀硝酸水溶液來進行。將防銹試件與一般試件同時放入腐蝕介質(zhì)中，比較兩試件表面全部腐蝕所用的時間，來估計該試件的防銹性能。</p><p>　　5.7常見缺陷及分析</p><p>　　1).顯微組織不合格：</p><p>　?。?）欠熱是由于淬火溫度低，保溫時間短造成的，可以通過適當提高淬火溫度或者適當增長保溫時間。</

51、p><p>　?。?）過熱是由于淬火溫度超過上限,且保溫時間過長，可以通過降低淬火溫度或者適當縮短保溫時間。</p><p>　　（3）孿晶碳化物是由于鍛造溫度過高，且保溫時間過長。應(yīng)按鍛造加熱工藝規(guī)范降低鍛造溫度。</p><p>　　（4）一次碳化物沿晶界析出是由于停鍛溫度高超過了1000℃。停鍛溫度應(yīng)控制在900～950℃.</p><p>

52、;　　2).變形:產(chǎn)生原因⑴淬火溫度高或者冷卻太快⑵加熱不均勻。防止方法：⑴用淬火溫度的中下限加熱⑵在120～150℃的熱油或者靜止空氣中進行淬火冷卻。</p><p>　　3).硬度偏低：產(chǎn)生原因⑴淬火溫度低或在正常淬火溫度保溫時間短⑵回火溫度過高⑶退火組織不均勻。防止方法：⑴提高淬火溫度、增長保溫時間⑵降低回火溫度⑶退火組織要合格。</p><p>　　4).裂紋：產(chǎn)生原因⑴淬火溫度高

53、，冷卻太快⑵原材料或鍛造有裂紋⑶淬火后零件未冷到室溫就進行冷處理或冷處理回火不及時。防治方法：⑴降低淬火溫度或緩慢冷卻⑵淬火前對零件進行檢查⑶零件冷卻到室溫方可進行冷處理，冷處理或冷處理后使零件回復(fù)到室溫后再進行回火。</p><p><b>　　5).脫、貧碳：</b></p><p><b>　　產(chǎn)生原因：</b></p>&l

54、t;p>　?、旁跓o保護氣體的箱式電爐中加熱溫度高，時間長。⑵淬火前存在脫碳、貧碳。</p><p><b>　　防止辦法：</b></p><p>　?、糯慊鹎傲慵逑锤蓛簦诒Ｗo氣體電爐或真空爐中加熱</p><p>　?、拼慊鹎皯?yīng)對零件進行脫碳，貧碳檢查。</p><p><b>　　6).腐蝕麻點

55、：</b></p><p><b>　　產(chǎn)生原因：</b></p><p>　　件不干凈便在鹽爐中進行加熱</p><p>　?、圃邴}爐中加熱淬火未及時除鹽</p><p>　　爐的脫氧撈渣不及時。</p><p><b>　　防止方法：</b></p>

56、;<p>　　淬火前將零件洗干凈，在鹽爐加熱淬火后應(yīng)及時除鹽，加強脫氧撈渣制度；或在有保護氣氛，真空爐中加熱。</p><p>　　第六章 結(jié)論或建議</p><p>　　根據(jù)以上的討論和分析，可得出結(jié)論如下：</p><p>　?。?） 在石油等腐蝕介質(zhì)中工作的軸承材料在滿足所需要的力學(xué)性能的情況下還要良好防腐蝕能力。故應(yīng)選用不銹軸承鋼9Cr18或

57、9Cr18Mo。</p><p>　?。?） 鍛造過程中，為了防止受熱不均而導(dǎo)致的鍛造缺陷，鍛造加熱速度不宜太快，鍛造后的冷卻速度要慢，應(yīng)在石灰中，熱砂中或爐中冷卻。</p><p>　　（6） 對于軸承材料的特殊要求應(yīng)逐項依次進行檢測，對于本次任務(wù)所要求的軸承應(yīng)特別進行防銹性能進行檢測。</p><p><b>　　建議：</b></p

58、><p>　　石油防銹軸承也可采用9Cr18Mo不銹鋼進行加工制造?？梢試L試用9Cr18Mo按照以上的加工路線進行加工，再比較一下兩者的力學(xué)性能和防銹能力。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]滾動軸承基礎(chǔ)知識，中國軸承工業(yè)協(xié)會，人力資源職工教育工作委員會統(tǒng)編，河南人民出版社，2006：129~132 ；<

59、/p><p>　　[2]軸承熱處理工藝學(xué),軸承行業(yè)教材編審委員會統(tǒng)編,機械工業(yè)出版社,1986：185~192；</p><p>　　[3]尤紹軍，嚴楓，陳文君，張衛(wèi)華，軸承零件的選材及熱處理,HEAT TREATMENT OF METALS，2004,29(9)；</p><p>　　[4]《熱處理手冊》編委會，機械工業(yè)出版社，1978:126～137，《熱處理手冊（