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攀枝花学院本科课程设计（论文）
靠性这些基本性能。要达到这些性能，就必须在机械加工工艺上首先确保轴承零件的以下指标：
①旋转精度：要求轴承各零件的几何形状精度和位置精度不超过几微米。 ②尺寸精度：要求各零件尺寸精度在几微米之内。
③粗糙度：安装表面粗糙度Ra值不大于0.63μm，滚道要求更高，Ra值小
于0.16μm。
④尺寸稳定性：在长期存放和工作时，没有明显的尺寸和形状改变。 ⑤防锈能力：零件不允许生锈。
⑥振动和噪声：轴承振动及噪声要限制在一定的范围内，这要求轴承零件
的各种质量应尽可能高。
⑦残磁：轴承的残磁应控制在0.4～1.0毫特（m T）以下。
3.2钢种材料
GCr15轴承钢是一种合金含量较少、含碳量高、具有良好性能、应用最广泛
的高碳铬轴承钢。经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。该钢冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形成白点敏感性能大，有回火脆性。GCr15轴承钢的化学成分是铬和碳（C：0.95-1.05;Mn：0.20-0.40 ; Si：0.15-0.35 ;S：≤0.020;P:≤0.027; Cr:1.30-1.65.）。
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4 设计说明
4.1加工工艺流程
滚动轴承的热处理工艺设计的热加工工艺流程经过许多次改进形成如下的工艺流程: 下料→锻造→预备热处理(球化退火、正火)→切削加工→淬火→低温回火→磨削加工→组装。
GCr15钢属于高碳钢，其成分如下表4.1.
表4.1 GCr15钢的化学成分（质量分数，%）
C
0.95～1.05
Mn
0.20～0.40
P
≤0.027
S
≤0.020
Cr
1.30～1.65
Si
0.15～0.35
成分分析：Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂。它能消除或减弱由于硫所引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能。Mn和Fe形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度，经固溶处理后有良好的韧性，当受到冲击而变形时，表面层将因变形而强化，具有高的耐磨性；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子。
Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度。硅能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比(σs/σb),以及疲劳强度和疲劳比(σ-1/σb)等。 硅能促使铁素体晶粒粗化，降低矫顽力。
4.2具体热处理
GCr15轴承钢的热处理包括初期的锻造和预先热处理，以减少坯料的硬度为方便后面的机加工，也为后续切削加工、淬火、回火提供优良的原始组织。 GCr15轴承钢的热处理工艺分析： ①由于 GCr15轴承钢的含碳量较高，所以在锻造的初期要先进行预备热处理，以降低硬度，同时使带状或网状碳化物转化为细小碳化物，为以后的淬火和切削加工提供良好的原始组织。
②球化退火的目的是使组织变为均匀分布的细粒状珠光体，获得最佳的机加工性能并为淬火提供良好的原始组织，淬火，回火后获得最佳的力学性能。 GCr15轴承钢的退火温度一般为780～810℃，但经预备热处理后，其退火温度应
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降低10～20℃。
③预备热处理工艺有轴承钢的碳化物细化和晶粒细化，即双细化处理工艺。锻件经双处理工艺后，可比原始晶粒细化1.5～2.0级，从而提高钢的冲击硬度、抗弯强度和疲劳寿命。这一工艺可使在淬、回火后获得均匀的马氏体组织，提高硬度均匀性。
4.2.1预备热处理工艺
退火是将钢加热至临界点Ac1以上或以下温度，保温以后随炉缓慢冷却以获得近乎平衡状态组织的热处理工艺。GCr15轴承钢主要采用使钢中碳化物球化，获得粒状珠光体的球化退火热处理工艺。
退火的目的是：
a.消除钢锭的成分偏析，使成分均匀化。
b.降低硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。 c.细化晶粒，均匀组织，为后续热处理做组织准备。 d.消除钢中的内应力，以防止变形与开裂。
温度℃ 780～810 10～30℃/ h 冷却 / 3～6
650℃出炉 空冷 时间/ h 图4.1 GCr15钢一般球化退火工艺曲线 4.2.2机械加工
由于我们专业并不怎么涉及机加工方面的知识，因此此处只能说明其在车床上进行加工。
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4.2.3淬火+低温回火热处理工艺 ①淬火
淬火是将钢加热至临界温度点Ac3或Ac1以上一定的度，保温后以大于临界冷却速度的速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺叫做淬火。
其目的是使奥氏体化后的工件获得尽量多的马氏体，然后配以不同温度回火获得各种需要的性能,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。
钢的理想淬火冷却曲线如图4.2所示
温度t / ℃ 800 300 0 时间τ/ s
图4.2 钢的理想淬火冷却曲线 ②低温回火 回火是将淬火钢加热到A1以下某一温度，经过保温，然后以一定的冷却方
法冷至室温的热处理操作。
其目的在于：
a.降低脆性，消除内应力。工件淬火后存在着很大的内应力和脆性，若不及
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