コアプロセス分析ピローブロック ベアリング:

マルテンサイト熱処理が「ハードコア」ベアリングを生み出す仕組み

製造システムではピローブロック ベアリングにおいて、熱処理はベアリングの最終的な性能を決定づける重要な最終工程です。当社では、コア材として高炭素クロム軸受鋼（GCr15系）を使用し、最終熱処理工程としてマルテンサイト焼入れと低温焼戻しを組み合わせた方法を採用しています。この方法により、硬度、耐摩耗性、寸法安定性のバランスが最適化されます。

マルテンサイト熱処理の完全なプロセス分析

マルテンサイト熱処理の本質は、軸受鋼をオーステナイト化温度まで加熱し、その後急速に冷却することによって原子拡散を抑制し、せん断型相変態を誘発して高硬度マルテンサイトを形成することにある。当社のプロセスは、3つの重要な段階から構成される。

ステージ1：オーステナイト化加熱

ベアリングリングまたは転動体は830℃の温度範囲に加熱される。–880°一定温度Cで一定時間保持することで、炭化物がオーステナイトに完全に溶解すると同時に、未溶解の炭化物粒子が適切な量維持されます。この温度範囲は非常に重要です。温度が低すぎると、オーステナイト中の炭素と合金の含有量が不足し、焼入れ後の硬度が不十分になります。逆に温度が高すぎると、オーステナイトの結晶粒径が大きくなり、マルテンサイトの針状結晶が粗大化し、靭性と疲労強度が急激に低下します。保持時間は、ワークピースの有効肉厚に基づいて精密に計算され、部品全体に均一な温度分布が確保されます。

ステージ2：焼入れとマルテンサイト変態

保持後、ベアリング部品は直ちに油に浸漬して焼入れされます。油焼入れは、マルテンサイト変態をMs点以下まで完了させるのに十分な冷却能力を提供すると同時に、水焼入れに伴う割れのリスクを回避します。焼入れ後の微細構造は、マルテンサイトマトリックス、残留オーステナイト、および未溶解炭化物から構成され、HRC 64の硬度が得られます。–67.

しかし、焼入れ状態は最終状態ではありません。この段階では、残留オーステナイト含有量は通常6%から15%の範囲です。適度な量の残留オーステナイトは、亀裂伝播抵抗を高めることで軸受の靭性を向上させます。しかし、使用中に残留オーステナイトは応力誘起変態を起こし、寸法変化を引き起こす可能性があります。したがって、焼入れ後は直ちに焼き戻しを行う必要があります。

ステージ3：低温焼戻しと微細構造安定化

焼入れ直後、部品は150℃で低温焼き戻しを受ける。–180°Cは2個–4時間。この工程には3つの目的があります。1つ目は、急冷中に発生した内部応力を緩和し、脆性を低減すること。2つ目は、ナノスケールの析出物を生成すること。ε1つ目は、マルテンサイトマトリックス内に炭化物を形成し、硬度を損なうことなく靭性を向上させること。2つ目は、残留オーステナイトをさらに分解して寸法安定性を高めること。

極めて厳しい寸法公差が求められる精密ベアリングの場合、焼入れ後にさらに深冷処理を施します。—部品を-60℃まで冷却する°摂氏から-70度°Cは、焼き戻し前に残留オーステナイトを完全にマルテンサイトに変態させる。これにより、より厳密な寸法精度を実現できる。

最終的な焼戻しマルテンサイト組織は、HRC 61の範囲内で安定した硬度を達成する。–65は、硬度と耐摩耗性に関して、高負荷、連続運転条件下におけるZhenkuaiベアリングの要求を完全に満たしています。

マルテンサイト熱処理がもたらすものピローブロックベアリング

このマルテンサイト焼入れ処理により、Zhenkuaiベアリングの接触疲労強度は1800MPaを超え、耐摩耗性は30%向上する。–炭素工具鋼と比較して50%の硬度向上を実現しています。さらに重要なのは、均一に微細な焼戻しマルテンサイトマトリックスと分散した微細な炭化物粒子の組み合わせにより、衝撃荷重や繰り返し応力下でも高い表面硬度を維持できるだけでなく、エネルギーを吸収するのに十分なマトリックス靭性も備えているため、早期の剥離や破損のリスクを大幅に低減できることです。

材料から加工まで、マルテンサイト熱処理は、耐久性に関する当社の約束の技術的基盤を形成します。ピローブロックベアリング