軸承是當代機械裝置的重要組成部分。其主要作用是支撐機械旋轉體，降低其運動過程中的摩擦係數，保證其旋轉精度。
其主要組成有套圈、滾動體和保持架。
套圈和滾動體的材料主要為：高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、耐熱軸承鋼、耐腐蝕軸承鋼。
保持架材料有：鋼質保持架、有色金屬保持架、工程塑膠保持架等。
一、軸承的材料簡介
（一）套圈與滾動體材料
1。 高碳鉻軸承鋼
典型牌號：GCr15、GCr15SiMn、ZGCr15、ZGCr15SiMn
硬度：用GCr15和ZGCr15材料製造的套圈和滾子為HRc61- 65，鋼球為HRc62-66；用GCr15SiMn和ZGCr15SiMn材料製造的套圈和滾子為HRc60-64，鋼球為HRc60-66。
工作環境：用高碳鋼鉻軸承鋼製造的軸承一般適用於工作溫度為-40-130℃範圍，經高溫回過火後，其適應工作溫度可高達250℃。
2。 滲碳軸承鋼
硬度：HRc60-64
工作環境：一般適合於工作溫度為-40℃—140℃範圍，油與脂潤滑正常，能在較大沖擊振動條件下使用，如機車車輛及軋鋼機用軸承等。
3。 耐熱軸承鋼
硬度：用耐熱軸承鋼製造的套圈的滾動體，其硬度為HRc60-64，鋼球為HRc61-65
工作環境：在潤滑正常的情況下，適用於工作溫度為120℃-250℃，如航空發動機、燃氣渦輪機等主軸工作條件。
4。 耐腐蝕軸承鋼
硬度：不應低於HRc58
工作環境：適用於水、硝酸、化學試劑等腐蝕性介質，溫度為-253℃—350℃。
（二）保持架材料
1。 鋼質保持架
絕大多數軸承都採用鋼質保持架，應用最廣泛的是低碳鋼板衝壓浪形、筐形、盒形等保持架，適用於用高碳鉻軸承鋼的軸承工況和環境；用中碳不鏽鋼板衝壓的保持架適用於用耐腐蝕軸承鋼的軸承工況及環境。
2。 有色金屬保持架
在高溫條件下工作，可採用矽青銅製造實體保持架，工作溫度可達315℃；由於鋁材的強度比黃銅低，比重輕，因而常用鋁代黃銅製造實體保持架，主要適用於轉速較高、比重較輕、耐腐蝕等工況。
3。 工程塑膠保持架
目前所採用的增強尼龍66應用最廣泛，它能持續工作的溫度範圍為-40—120℃；聚四氟乙烯強度較高，自潤滑效能好，持續工作溫度可達300℃；酚醛膠布有很高的機械強度，良好的耐磨耐熱效能，但成本昂貴，適用於高速旋轉，工作溫度為-40℃-150℃，瞬時可高達180℃。
二、軸承的熱處理工藝介紹
鉻軸承鋼是含碳（C）1。0%左右，加入少量鉻（Cr）元素，有的還加入少量矽（Si）錳（Mn）元素的低合金鋼。在典型的GCr15鋼中，矽錳元素不是做為合金元素加入的，對鋼的組織和效能的影響可以忽略不計。
軸承零件的製造工序
1。 軸承鋼鍛造溫度
1）始鍛溫度：1150（1120）℃，終鍛溫度：850（800）℃。
2）鍛造前清除表面缺陷，儘量預熱後再快速加熱。
3）溫加工時，應避免200-400℃的藍脆區。熱加工時，應避免進入高溫脆區（大於1250℃）。應儘量避免進入熱脆區（800-950℃）。
2。 鍛後熱處理
1）鍛後→預先熱處理（球化退火）→最終熱處理（淬火+低溫回火）
2）球化退火目的：降低硬度，便於加工，為淬火做準備。
球化退火過程：加熱到750-770℃，保溫一定時間，在緩慢冷卻到600℃以下空冷。
軸承套圈熱處理工序有：正火、退火、淬火、回火等。
軸承套圈的正火
將鋼加熱到奧氏體化溫度以上30~50℃，保溫一定的時間，使其組織完全奧氏體化，然後使用空冷或者吹風冷、噴霧冷等手段，以獲得細片狀珠光體或索氏體組織的熱處理過程，叫正火。鉻軸承鋼的溫度在800~900℃之間。
正火的目的有：
1）消除網狀碳化物 網狀碳化物是由於停軋或停鍛溫度過高、冷卻過慢而使碳化物沿奧氏體境界析出所致；線條狀組織是停軋或終鍛溫度太低，晶粒沿變形方向被拉長的緣故，網狀碳化物及線條狀組織在退火過程中不能完全消除，便會保留在成品套圈組織中，降低軸承的疲勞強度和衝擊韌性。
2）返修退火的不合格品退火過熱產生的粗大片狀珠光體，不能直接用再次退火的辦法消除，必須先經過正火消除過熱組織後，再進行第二次退火，否則將造成粗大碳化物。
3）為了滿足特殊要求的造成效能有些軸承產品要求抗回火效能好，即在淬火後經200~250℃回火仍需保持較高的硬度。可以對其施以正火，而後退火。這樣可以獲得極細的珠光體組織，這種組織淬火後硬度高、抗回火效能好。
正火工藝的關鍵在於選擇加熱溫度和冷卻方法。由於正火的目的、正火前顯微組織中碳化物的形態以及套圈的壁厚不同，正火採用的溫度及冷卻方法也有所差異。
正火工藝的其它工藝要求：
1）正火的保溫時間為30~50min；
2） 薄壁鍛件，散開空冷或吹風冷卻即可；
3） 壁厚較厚的鍛件，需採用噴霧、浸油或浸乳化液等手段快速冷卻；
4）不論何種冷卻方法，冷速必須≥50℃/min。
正火可以在箱式電爐、井式電爐、推杆式電爐等爐子內加熱。
軸承套圈的退火
把鋼加熱到下臨界點A’C1以上或略低於A’C1（即鋼的再結晶溫度）的溫度，保溫一段時間後緩冷下來，這一過程稱為退火。軸承鋼的基本退火形式為球化退火。鉻軸承鋼的A’C1為700~800度左右。
退火的目的
1） 獲得均勻分佈的細粒狀珠光體為後道工序的淬火熱處理做好預準備。
2） 把硬度降低到最有利於切削加工的範圍鍛造或熱軋後的套圈硬度一般在255~340HB之間，這種硬度不利於車削。退火後硬度可以控制在170~220HB之間，為車加工提供良好的車削加工效能。
3） 消除應力消除機加工或衝壓加工時在零件中形成的剩餘應力，為零件提供穩定的尺寸和精度。
退火的種類有：
低溫退火——在套圈淬火過熱時需返修的特殊情況下使用，溫度範圍在650~720℃，保溫時間為4~8h。
一般退火（球化）——溫度範圍在770~810℃，通常認為790℃是比較理想的，保溫時間為2~6h。
等溫退火——溫度範圍在780~810℃，保溫2~5h，然後迅速冷卻至680~720 ℃，保溫2~4h，然後冷卻至室溫。
快速退火——快速退火是指具有正火組織的工件加熱至一般退火溫度經短時間保溫後快速冷卻的熱處理過程。溫度範圍在780±10℃，保溫2~2。5h，以60~90 ℃/h的冷速冷卻至650 ℃。
軸承套圈的淬火
將鋼加熱到臨界點A”c1~AcM之間某一溫度，保溫一段時間，然後快速（大於臨界速度）冷卻下來的熱處理過程叫淬火。
淬火的目的
軸承鋼淬火的目的是為了得到隱晶或細小的馬氏體、細小而分佈均勻的碳化物及少量殘餘奧氏體所組成的顯微組織。
一般淬回火情況下，軸承鋼顯微組織中馬氏體佔80%以上，碳化物佔5~10%，殘餘奧氏體佔9~15%左右。具有這種組織的軸承鋼的硬度、強度、耐磨性和耐疲勞效能都很好。經過回火，還可以使軸承鋼獲得一定彈性、韌性、尺寸穩定性等良好的綜合機械效能。
淬火工藝—工藝曲線圖
淬火工藝過程
軸承鋼套圈的常規淬火工藝溫度淬火加熱溫度的選擇和許多因素有關，如套圈尺寸、淬火後效能要求等。
淬火加熱時間的計算
在淬火溫度範圍內，還要根據具體工藝條件來確定具體的溫度和時間，淬火加熱時間的計算見下式：
t= a√s
t—套圈在連續加熱爐中加熱時間（min），並考慮裝爐量
s—套圈壁厚
a—係數
淬火油選擇
1） 普通淬火油，用於中小型軸承套圈；
2） 快速淬火油，中大型、截面尺寸較大的套圈；
3） 超（高）速淬火油，用於截面尺寸較大而又有較深淬硬層的套圈；
4） 分級淬火油，用於要求變形小的大直徑、薄壁和形狀複雜的套圈；
5） 真空淬火油，用於在真空條件下對套圈進行淬火冷卻；
6） 快速光亮 ，用於可控氣氛加熱的零件淬火後保持表面光亮；
7）機械油，精製礦物潤滑油，N32、N15。
軸承套圈的回火
把淬火鋼加熱到Ac1以下的某一個溫度，保溫一定時間後冷卻至室溫的熱處理過程叫回火。
回火可以減輕淬火內應力，防止開裂，穩定組織，從而穩定尺寸，還能在硬度稍有降低的情況下，大大提高韌性，獲得良好的綜合力學效能。
回火工藝—工藝曲線圖
軸承套圈的淬、回火流程圖
一般回火工藝規範
高溫回火
有些軸承有特殊要求，如要求在較高溫度下要保證組織、效能和尺寸的穩定。則這些套圈的回火溫度可以比一般的回火溫度要高一些，這就是所謂的高溫回火。這些軸承代號後邊有符號“T”，鉻軸承鋼高溫回火溫度通常有以下幾種：
T——200℃
T1——225℃
T2——250℃
T3——300℃
採用高溫回火的套圈，在退火前要增加正火工序。
套圈的附加回火（二次回火/穩定處理）
經熱處理的軸承套圈在磨加工過程中，會產生磨削應力；磨削應力使熱處理後殘留在套圈金屬內部的應力重新分佈，會導致套圈的精度改變，甚至產生表面裂紋。
在磨加工之後，立即用低於原回火溫度20~30℃的溫度再次回火（但應採取保護措施，避免出現氧化而影響表面粗糙度），可以及時消除磨削應力，進一步穩定組織，提高套圈精度穩定性，這種回火通常叫做附加回火或穩定處理。
附加回火的保溫時間在3h以內，應力降低最快，以後則趨於緩慢，附加回火的保溫時間和次數，應按照軸承精度等級和零件尺寸來選擇。
三、軸承熱處理中幾種常見的金相組織
鐵素體——α－Fe，體心立方晶體。
鐵素體的塑性很高，屈服強度很低，非常容易塑性變形。
奧氏體——γ－Fe，高溫下C溶於鐵素體中的固溶體，面心立方晶體。奧氏體具有較高的塑性，屈服強度低，很容易塑性變形。
滲碳體——Fe3C，鐵原子和碳原子構成的化合物（碳化物），正火晶系。滲碳體的硬度很高，強度很大，顯脆性。
一次滲碳體是殘留化合物，是鋼加熱進行奧氏體化時，未完全融化的碳化物；
二次滲碳體是析出碳化物，是鋼在完成奧氏體化後，冷卻過程中從奧氏體中析出的碳化物。
珠光體——鐵素體與滲碳體組成的層片狀組織。珠光體中鐵素體與滲碳層片的粗細及形態，對其效能影響很大，因此又將層片粗細不同的珠光體分為普通片狀珠光體、索氏體、屈氏體；另外將片狀珠光體中的碳化物熔斷後形成球狀，得到球狀珠光體。球狀珠光體是鐵素體基體上分佈著粒狀滲碳體。
1）均勻的、細粒狀的珠光體，比粗粒狀、片狀的、粗片狀的珠光體熱處理加熱溫度範圍窄，溫度容易控制；且塑性好、切削阻力小，便於切削加工。
2）均勻分佈、尺寸大小適宜的粒狀珠光體，為以後的淬火提供了良好的組織狀態，使得淬火溫度範圍寬，淬火後所得到馬氏體組織細小、均勻，不易產生過熱及軟點，對提高軸承的內在質量打下良好的基礎。
3）若淬火前的原始組織為粗粒狀、片狀及粗片狀的珠光體，則其過熱敏感性大，加熱溫度不易控制，淬火後組織不均勻，使工件易變形與開裂，機械效能低劣；另外，片狀珠光體硬度較球狀珠光體高，塑性較差，切削阻力大，切削不易分離，使加工表面粗糙度升高。零件的車加工精度很難保證，這種原始組織必須經正火後再次退火處理。
總之，透過熱處理改變珠光體中碳化物的形狀、粗細和分佈，可以控制鋼的強度和硬度，在相同的抗拉強度下，球狀的珠光體比片狀的疲勞強度有所提高。
馬氏體——C在α－Fe中的過飽和固溶體，體心正方晶體。馬氏體最主要的特徵就是高硬度、高強度，其硬度隨著馬氏體中碳含量的增加而升高，當碳含量達到0。6%時，淬火鋼的硬度接近最大值，但塑性和韌性卻明顯下降。
低碳馬氏體
高碳馬氏體
End
