恩斯克轴承热处理技术及发展方向

3. 节能新工艺的应用

目前国内大部分轴承生产企业，仍普遍采用传统的热处理淬回火工艺：820～860℃淬火、油淬和200℃以下回火。整个工艺流程约4.5～5.5h。该工艺已沿用近四五十年。随着节能环保的呼声越来越高，作为耗能大户的轴承热处理行业，也开始尝试对轴承经典热处理工艺进行研究和改善，研究核心是改变和提高淬回火温度，缩短工艺流程时间。同时尝试使用非油淬火介质，如盐浴、水溶性介质等，以扩大热处理加工范围，使热处理变形更有规律。襄轴、瓦轴和洛轴等企业在这些方面均有尝试，并取得了一定的成果。

 

　　另外，锻造后的正火处理，目前国内已普遍采用利用锻后余热正火的工艺，节约了大量能源，但还缺乏明确的工艺规范，能源是利用了，正火质量却很不稳定。需要有配套的专用设备，以解决质量稳定问题。

 

4. 渗碳汽车轴承的重新崛起

　　轴承经渗碳后所获得的优质综合力学性能，是其他轴承材料所无法替代的，因此渗碳钢成为高端汽车轴承的首选材料。汽车轴承使用渗碳钢在20世纪80年代曾风靡一时，当时国内一些企业开始进口成套轴承热处理渗碳设备。后来随着高碳铬轴承钢冶炼质量的提高，国内汽车工业初期的喷射式发展，国内低端车型需要大量低成本的高碳铬轴承钢制轴承，渗碳汽车轴承被暂时搁置。近年来，随着国外汽车巨头在国内的大量布点，国内汽车工业整体水平的提高，渗碳汽车轴承被重新提出，渗碳汽车轴承今后会在安全系数要求很高的军车、乘用车等关键部位大量采用。汽车渗碳轴承常用材料20CrMnTi、20CrNiMoA等，渗碳温度均在900～930℃。渗碳汽车轴承的高热处理成本限制了其广泛采用。国内企业也开始尝试新型渗碳工艺，如高温渗碳，即在1000℃或1050℃进行渗碳，可大大缩短渗碳时间，降低成本。但受渗碳设备的制约，目前只停留在试用阶段，大批量推广使用还需时日。

 

　　另外，GCr15轴承钢渗碳工艺的开发，也为高碳铬轴承钢的使用提供了新的思路。

 

5. 与国际标准的有效接轨

国内轴承热处理使用最广泛的JB/T1255－2000《高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件》标准，又要经历十年一次的换版。在2009年西安召开的轴承热处理行业会上，轴承标准归口单位——洛阳轴承研究所，已明确提出JB/T1255－2000标准的修订要求，对网状碳化物级别、残留奥氏体数量、脱碳层深、淬回火马氏体组织视场倍数等做出修订，以接近国际标准。此标准修订应在今明年内完成。重新修订的JB/T1255－2000标准，将对整个轴承行业产生巨大的影响。

 

　　网状碳化物超差级别2.5级后的明确，会促使轴承生产企业对轴承钢生产企业提出更严格的要求，在钢厂增加正火工序后会增加轴承钢制造成本，最终会增加轴承制造成本。

 

　　脱碳层深度控制的加严，将加大保护气氛热处理设备的推广力度，对我国轴承质量的提升长期有利。目前一些小型轴承生产企业的生存将受到挑战。

 

　　减少残留奥氏体含量，目前最简便的办法是在淬火后增加10℃以下的二次水冷处理。由于原来在标准中明确残留奥氏体控制量，各轴承生产企业的连续热处理设备很少有二次冷却装置，如设备布局过于紧凑，改造难度相当大。

 

　　标准组织图片视场由500倍改为1000倍，能提高组织判定的准确性，实施难度不大。

 

　　每一次标准的修订，从根本上讲都是国内主导轴承生产企业的利益体现。可以想象，此标准最终将会对轴承行业的进一步整合起促进作用。

 

　　另外，汽车轴承作为轴承的重要分支，应有适合汽车工业特点的独立标准。经过汽车轴承工作者的不懈努力，这些是可以实现的。

 

 

　　三、热处理装备

 

1. 淬回火设备

随着20世纪90年代我国民营企业对马弗式（托辊式）网带炉、铸链炉和和推杆炉等保护气氛炉型的仿制、技术消化、局部更新等。国内热处理设备生产技术迅速提高，到2000年以后，国内热处理设备生产技术已基本成熟，基本达到轴承生产需要。近年来，保护气氛设备大量普及，加上变压吸附、膜制氮技术成熟，基本形成以托辊式网带炉为主流，配合氮基保护气氛的中小型汽车轴承热处理淬回火生产模式，其主要优点为生产效率高，能耗低。对于大型汽车轴承，较多采用的是辊棒炉、多用炉和转底炉。原来的老式陈旧设备如箱式炉、盐浴炉、鼓型炉和仿苏K式空气加热炉已基本淘汰。

 

 

2. 退火设备

保护气氛退火能耗低，退火后可实现少、无氧化，对提高轴承零件的材料利用率有重大的保障作用。由于目前国内精锻技术在轴承生产中很少使用，限制了保护气氛退火的推广。从长远考虑，精锻技术+保护气氛退火的节能节材工艺流程，是今后轴承退火的发展方向。

 

 

3. 从保护气氛向可控气氛过渡

“少无氧化加热”具有能耗低、热处理质量稳定等特点，这点已充分被轴承生产厂家还只停留在“保护气氛”的“少氧化”加热，采用99.8％以上氮气+甲醇或只通入甲醇作为保护气氛，炉内碳势不控制，热处理后零件有少量脱碳层，基本可以满足磨削要求。但在倒角、油沟等不磨削位置仍有残留脱碳层，特别对滚动体的使用寿命还是有一定的影响。目前国外先进企业已全面推广“可控气氛”的“无氧化”加热，采用高纯氮气+丙烷，炉内碳势可控制，保证炉内气氛的碳势与加工零件含碳量基本一致，确保加工零件无氧化。

 

 

4. 单线计算机控制向集中计算机控制过渡

随着计算机技术的普及，汽车轴承热处理设备已可基本实现单条生产线的计算机控制，对热处理过程参数的精确控制有很大的保障作用。

 

　　在我们采用计算机控制后，生产效率与国外先进企业相比仍有较大差距，操作工人偏多，人均劳务收入低，是国内热处理企业的现状。国外上十条热处理生产线只需要几个人操作，我们要几十人甚至上百人。究其原因，是因为我们只做到单条计算机控制，未做到集中计算机控制。当然，实现热处理车间的集中控制是各庞大的系统过程，需要热前各工序的先期优化，还需要彻底解决热处理零件变形这一难题。但这毕竟是我们努力方向。