Этап 1 – Описание условий работы деталей
第 1 步 – 描述零件的工作条件
Анализ требований и свойств стали 95Х18-Ш:
95X18-Sh 钢的要求和性能分析：
Сталь 95Х18-Ш (ЭИ229-Ш): Это высокохромистая мартенситная нержавеющая сталь, обладающая высокой твердостью, износостойкостью, коррозионной стойкостью и способностью работать при криогенных температурах.
钢 95H18-SH （EI229-Sh）： 它是一种高铬马氏体不锈钢，具有高硬度、耐磨性、耐腐蚀性和在低温下运行的能力。
Крупногабаритные кольца: Это означает, что нам нужно учитывать замедленную теплопередачу в процессе нагрева и охлаждения, что может привести к неравномерности структуры и напряжений.
超大的环： 这意味着我们需要考虑加热和冷却过程中的缓慢热传递，这可能导致不均匀的结构和应力。
Толщина стенки 60 мм: Значительная толщина требует особого внимания к скорости нагрева и охлаждения для избежания трещин и деформаций.
壁厚 60 mm： 相当大的厚度需要特别注意加热和冷却速度，以避免裂缝和变形。
Коррозионная среда: Это подтверждает выбор стали 95Х18-Ш, но также означает, что после закалки и отпуска необходимо обеспечить отсутствие поверхностного обезуглероживания и окалины.
腐蚀环境： 这证实了选择 95X18-SH 钢，但也意味着在调质和回火之后，必须保证没有表面脱碳和氧化皮。
Температурный диапазон -200 до +100 °С: Сталь 95Х18-Ш хорошо подходит для этого диапазона, но нужно убедиться, что выбранная термообработка не сделает ее хрупкой при низких температурах.
温度范围 -200 至 +100 °C： 95X18-Sh 钢非常适合此范围，但您需要确保所选的热处理不会使其在低温下变脆。
Требуемая твердость ≥58 HRC: Это высокая твердость, которую можно достичь закалкой с последующим низким отпуском.
所需硬度 ≥58 HRC： 这是一种高硬度，可以通过淬火后低回火来实现。
Рациональный режим термообработки:
合理的热处理方式：
Исходя из требований и свойств стали, оптимальным режимом будет закалка с последующим криогенным отпуском.
根据钢的要求和性能，最佳模式是淬火，然后进行低温回火。
1. Цементации В хроме:
1.铬中的渗碳：
Цель: Получение аустенитной структуры, необходимой для последующего мартенситного превращения.
目的： 获得后续马氏体转变所需的奥氏体结构。
Критические точки:
关键点：
Ac1 (начало превращения): около 820 °C (зависит от химического состава стали).
Ac1（转变开始）：约 820 °C（取决于钢的化学成分）。
Ac3 (окончание превращения): около 950 °C
Ac3（转换结束）：约 950°C.
Температура нагрева: 1040-1060 °C (выше Ac3 для полного растворения карбидов).
加热温度： 1040-1060°C（Ac 3以上完全溶解碳化物）。
Скорость нагрева: 100-150 °C/час.
加热速度： 100-150°C/h。
Выдержка: 1-1.5 часа (для полного прогрева и гомогенизации структуры).
暴露： 1-1.5 小时（用于结构的完全加热和均质化）。
Среда нагрева: Инертная газовая среда или вакуум (для предотвращения окисления и обезуглероживания).
加热介质： 惰性气体或真空（防止氧化和脱碳）。
2. Охлаждение (Закалка):
2.冷却（淬火）：
Цель: Превращение в мартенсит для получения высокой твердости.
目标： 转化为马氏体以获得高硬度。
Среда охлаждения: Масло (предпочтительно) или воздух (с принудительным обдувом).
冷却介质： 油（首选）或空气（带强制气流）。
Масло: обеспечивает более высокую скорость охлаждения, необходимую для мартенситного превращения, особенно в случае крупногабаритных деталей.
油：提供 马氏体转换所需的更高冷却速率，尤其是在大型零件的情况下。
Воздух: более медленное охлаждение, может использоваться для уменьшения напряжений, но может привести к более низкой твердости.
空气： 冷却速度较慢，可用于减少应力，但会导致硬度降低。
Скорость охлаждения: Достичь температуры не выше 100-150 °C в течение 5-10 минут (для избежания мартенситных превращений в области низких температур).
冷却速度： 在 100-150 分钟内达到不高于 150°C 的温度（以避免在低温区域发生马氏体转变）。
Примечание: Важно, чтобы процесс охлаждения был максимально равномерным по всей поверхности для снижения риска возникновения трещин.
注意： 重要的是，冷却过程在整个表面上尽可能均匀，以降低开裂的风险。
3. Криогенная обработка (Замораживание):
3.低温处理（冷冻）：
Цель: повышение твердости и стабильности размеров.
目标： 提高硬度和尺寸稳定性。
Температура: -70…-80 °C, можно до -196 °C (жидкий азот).
温度： -70...-80 °C，最高 -196 °C（液氮）。
Время выдержки: 2-4 часа
保温时间：2-4 小时.
Среда охлаждения: жидкий азот или холодный воздух.
冷却介质： 液氮或冷空气。
Примечание: Криогенную обработку проводить после закалки, но до отпуска.
注意： 低温处理应在淬火后但在回火前进行。
4. Отпуск (Низкий отпуск):
4.假期 （Low Vacation）：
Цель: Снятие внутренних напряжений после закалки, повышение ударной вязкости при сохранении твердости.
目的： 为了缓解淬火后的内应力，在保持硬度的同时增加韧性。
Температура: 150-180 °C (не выше, так как при более высокой температуре можно потерять твердость).
温度： 150-180°C（不要更高，因为温度越高会失去硬度）。
Выдержка: 2-4 часа
曝光时间：2-4 小时.
Среда нагрева: Воздушная печь
加热介质：空气烘箱.
Охлаждение: На воздухе
冷却：空气.
5. Контроль качества:
5.质量控制：
Измерение твердости: После термообработки
硬度测量：热处理后.
Металлографический анализ: При необходимости
金相分析：如有必要.
Контроль размеров: На наличие отклонений.
尺寸控制： 用于偏差。
График термообработки (Температура - Время):
热处理时间表（温度 - 时间）：
Рисунок 1 подшипники
图 1： 轴承
Пояснения к графику:
时间表说明：
Красная линия: отображает температурный режим при термообработке.
红线：显示 热处理期间的温度模式。
Точки: обозначают критические температуры (Ac1, Ac3).
点： 表示临界温度（Ac1、Ac3）。
Вертикальные линии: обозначают время выдержки при каждой температуре.
垂直线： 表示每个温度下的停留时间。
Стрелки: показывают направление нагрева и охлаждения.
箭头： 显示加热和冷却的方向。
Важные примечания:
重要说明：
Контроль температур: Необходимо точное и равномерное поддержание температуры во всех зонах печи, особенно для крупногабаритных изделий.
温度控制： 炉子的所有区域都需要准确和均匀的温度控制，尤其是对于大型产品。
Скорость нагрева и охлаждения: Соблюдение указанных скоростей критически важно для предотвращения трещин и коробления деталей.
加热和冷却速度： 遵守这些速度对于防止零件出现裂纹和翘曲至关重要。
Инертная атмосфера/вакуум: При нагреве под закалку использование защитной среды обязательно для предотвращения обезуглероживания и окисления.
惰性气氛/真空： 加热淬火时，必须使用保护介质以防止脱碳和氧化。
Охлаждение после отпуска: Охлаждение на воздухе обычно достаточно, но может потребоваться охлаждение в воде, если нужно быстро снять тепло.
回火后冷却： 在空气中冷却通常就足够了，但如果要快速散热，则可能需要在水中冷却。
Подбор параметров: Режим термообработки может быть скорректирован на основе результатов испытаний образцов.
参数选择： 可根据试样的测试结果调整热处理模式。
Заключение:
结论：
Предложенный режим термической обработки является рациональным для обеспечения требуемой твердости не менее 58 HRC для крупногабаритных подшипниковых колец из стали 95Х18-Ш, эксплуатируемых в коррозионной среде и при широком диапазоне температур.
建议的热处理模式是合理的，以确保由 95X18-Sh 钢制成的大型轴承套圈在腐蚀性环境和宽温度范围内运行所需的硬度至少为 58 HRC。
Этот режим обеспечит необходимую прочность, износостойкость и коррозионную стойкость подшипников, работающих в тяжелых условиях эксплуатации.
这种模式将为在恶劣运行条件下运行的轴承提供必要的强度、耐磨性和耐腐蚀性。
Важно помнить, что этот режим является общим руководством и может потребоваться корректировка под конкретное оборудование и технологические условия. Перед промышленным применением рекомендуется провести испытания образцов и тщательно проверить результаты обработки.
请务必记住，此模式是一般准则，可能需要根据特定设备和工艺条件进行调整。工业使用前，建议对样品进行测试并仔细检查加工结果。
Этап 2
步骤 2
Легирующие элементы стали 95Х18-Ш и их влияние
钢 95X18-Ш 的合金元素及其影响
Сталь 95Х18-Ш (ЭИ229-Ш) — это высокохромистая мартенситная нержавеющая сталь, легирующие элементы которой обеспечивают сочетание высокой твердости, коррозионной стойкости и теплостойкости. Рассмотрим основные легирующие элементы и их влияние
钢 95Х18-Ш （EI229-Sh） 是一种高铬马氏体不锈钢，其合金元素兼具高硬度、耐腐蚀性和耐热性。让我们考虑一下主要的合金元素及其影响:
Углерод (C): 0.90–1.00%
碳 （C）：0.90–1.00%
Обеспечивает образование мартенсита при закалке, что повышает твердость и износостойкость
在淬火过程中形成马氏体，从而提高硬度和耐磨性.
Увеличивает прочность, но при высоком содержании может снижать пластичность и ударную вязкость
增加强度，但在高含量时会降低延展性和韧性.
Хром (Cr): 17.00–19.00%
铬 （Cr）：17.00–19.00%
Основной элемент, обеспечивающий коррозионную стойкость за счет образования защитной оксидной пленки (Cr₂O₃).
由于形成保护性氧化膜 （Cr₂O₃） 而提供耐腐蚀性的主要元素。
Повышает прокаливаемость, износостойкость и сопротивление отпуску
提高淬透性、耐磨性和抗回火性.
При перегреве может образовывать крупные карбиды, что снижает коррозионную стойкость
过热时，会形成大碳化物，从而降低耐腐蚀性.
Марганец (Mn): ≤0.80%
锰 （Mn）：≤0.80%
Улучшает прокаливаемость и способствует удалению серы из стали
提高淬透性并有助于去除钢中的硫.
Повышает прочность и износостойкость
提高强度和耐磨性.
Кремний (Si): ≤0.80%
硅 （Si）：≤0.80%
Является раскислителем, улучшает прочность и термическую стойкость стали
它是一种脱氧剂，提高钢的强度和耐热性.
Повышает сопротивление окислению при высоких температурах
提高高温下的抗氧化性.
Никель (Ni): ≤0.60%
镍 （Ni）：≤0.60%
Повышает ударную вязкость, особенно при низких температурах
增加韧性，尤其是在低温下.
что важно для криогенной обработки
低温加工的重要因素.
Молибден (Mo): ≤0.20%
钼 （Mo）：≤0.20%
Повышает прокаливаемость, сопротивление отпуску и коррозионную стойкость
提高淬透性、抗回火性和耐腐蚀性.
Уменьшает склонность к точечной коррозии
减少点蚀的倾向.
Ванадий (V): ≤0.15%
钒 （V）： ≤0.15%
Образует мелкодисперсные карбиды, повышая прочность, износостойкость и сопротивление отпуску
形成精细碳化物，以提高强度、耐磨性和抗回火性.
Способствует измельчению зерна, что улучшает механические свойства
促进谷物研磨，从而提高机械性能.
Медь (Cu): ≤0.30%
铜 （Cu）：≤0.30%
Повышает коррозионную стойкость, особенно в агрессивных средах
提高耐腐蚀性，尤其是在腐蚀性环境中.
Сера (S) и фосфор (P): ≤0.025% и ≤0.030% соответственно
硫 （S） 和磷 （P）：分别为 ≤0.025% 和 ≤0.030%
Примеси, которые снижают пластичность и ударную вязкость. Их содержание минимизировано благодаря электрошлаковому переплаву (Ш).
降低延展性和韧性的杂质。 由于电渣重熔 （Sh），它们的含量被降至最低。
Элемент | Содержание, %
含量，% |
Углерод (C)
碳 （C） | 0.90 - 1.00 |
Хром (Cr)
铬 （Cr） | 17.00 - 19.00 |
Марганец (Mn)
锰 （Mn） | ≤ 0.80 |
Кремний (Si)
硅 （Si） | ≤ 0.80 |
Никель (Ni)
镍 （Ni） | ≤ 0.60 |
Сера (S)
硫 （S） | ≤ 0.025 |
Фосфор (P)
磷 （P） | ≤ 0.030 |
Медь (Cu)
铜 （Cu） | ≤ 0.30 |
Ванадий (V)
钒 （V） | ≤ 0.15 |
Молибден (Mo)
钼 （Mo） | ≤ 0.20 |
Критический диаметр стали 95Х18-Ш
钢的临界直径 95X18-W
Критический диаметр — это максимальный диаметр детали, при котором достигается полная прокаливаемость в заданной среде охлаждения. Для стали 95Х18-Ш, учитывая её высокий уровень легирования (особенно хромом), критический диаметр составляет
临界直径是在给定冷却环境中实现完全淬透性的零件的最大直径。对于 95Kh18-Sh 钢，鉴于其高水平的合金化（尤其是铬），临界直径为:
В масле: около 20–30 мм
油中：约 20-30 毫米.
В воде: до 40–50 мм
在水中：最大 40-50 毫米.
Для крупногабаритных деталей с толщиной стенки 60 мм (как в задании) требуется замедленное охлаждение, чтобы избежать трещинообразования. Поэтому для таких деталей применяют предварительный нагрев и равномерное охлаждение в масле или на воздухе
对于壁厚为 60 mm 的大型零件（如应用中），需要延迟冷却以避免开裂。因此，此类部件采用预热和油或空气均匀冷却.
Склонность к отпускной хрупкости
倾向于缓和脆弱性
Отпускная хрупкость — это снижение ударной вязкости стали при отпуске в определённом температурном диапазоне. Для стали 95Х18-Ш
回火脆性是钢在一定温度范围内回火时韧性的降低。用于钢 95Х18-Ш:
Склонность к отпускной хрупкости
倾向于缓和脆弱性:
Сталь 95Х18-Ш обладает низкой склонностью к отпускной хрупкости благодаря высокому содержанию хрома и низкому содержанию примесей (S и P).
95 x18-Sh 钢由于其高铬含量和低杂质（S和P）含量，因此具有较低的回火脆性倾向。
Однако при отпуске в диапазоне 400–500 °C возможно образование карбидов хрома (Cr23C6), что может привести к снижению коррозионной стойкости и ударной вязкости
然而，在 400-500 °C 的回火范围内，可能会形成碳化铬 （Cr23C6），这会导致耐腐蚀性和韧性降低.
Рекомендации для предотвращения отпускной хрупкости
防止回火脆性的建议:
Проводить низкий отпуск (150–200 °C) после закалки, чтобы снять внутренние напряжения и сохранить высокую твёрдость
淬火后回火较低 （150°C-200°C），以缓解内应力并保持高硬度.
Избегать длительного выдерживания в диапазоне температур 400–500 °C
避免在 400-500 °C 的温度范围内长时间暴露.
рисунок 2 График термической обработки
图 2 热处理图
На рисунке 2 представлен график термической обработки. При данном режиме обработки обеспечивается необходимая твердость и точность измерительного прибора.
图 2 显示了热处理图。在这种加工模式下，测量仪器所需的硬度和精度得到保证。
Этап 3
步骤 3
1. Химический состав по ГОСТу:
1. 根据 GOST 的化学成分：
Сталь 95Х18-Ш производится по ГОСТ 5632-2014 (входит в группу коррозионностойких и жаропрочных сталей) или по ТУ (техническим условиям) производителя. Основной химический состав, согласно ГОСТ, следующий:
钢 95Kh18-SH 是根据 GOST 5632-2014（包含在耐腐蚀和耐热钢组中）或根据制造商的规格（规格）生产的。根据 GOST，主要化学成分如下：
Примечание: Буква “Ш” в маркировке указывает на электрошлаковый переплав, который обеспечивает высокую чистоту стали по неметаллическим включениям, что критически важно для подшипниковых сталей.
注： 标记中的字母“Sh”表示电渣重熔，通过非金属夹杂物提供高纯度的钢，这对于轴承钢至关重要。
2. Требования к подшипниковым сталям:
2、对轴承钢的要求：
Подшипниковые стали должны соответствовать высоким требованиям:
轴承钢必须满足高要求：
Высокая твердость и износостойкость: Для сопротивления контактным напряжениям и износу при трении.
高硬度和耐磨性： 用于抵抗接触应力和摩擦磨损。
Высокая прочность на сжатие и изгиб: Для выдерживания нагрузок при работе.
高抗压和抗弯强度： 承受运行应力。
Усталостная прочность: Сопротивление разрушению от циклических нагрузок.
疲劳强度： 抗循环载荷断裂能力。
Коррозионная стойкость: Обеспечение долговечности при работе в различных средах.
耐腐蚀性： 在各种环境中提供耐用性。
Минимальное количество неметаллических включений: Для предотвращения преждевременного разрушения и снижения усталостной прочности.
最少的非金属夹杂物： 防止过早失效并缩短疲劳寿命。
Стабильность размеров: Сохранение заданных размеров при эксплуатации в различных температурных режимах.
尺寸稳定性： 在不同温度条件下运行时保持规定的尺寸。
Точность изготовления: Обеспечение высокой точности размеров деталей.
制造精度： 确保零件的高尺寸精度。
Хорошая обрабатываемость: Для обеспечения экономичного изготовления деталей.
良好的可加工性： 确保具有成本效益的零件制造。
3. Механические свойства после выбранного режима термообработки:
3、选择热处理方式后的机械性能：
Режим термообработки (закалка с криогенной обработкой и низкий отпуск) должен обеспечить следующие свойства:
热处理模式（低温处理淬火和低回火）应具有以下特性：
Твердость: 58-62 HRC (поверхностная и объемная твердость).
硬度： 58-62 HRC（表面和整体硬度）。
Предел прочности (σв): 1800-2100 МПа
拉伸强度 （σv）：1800-2100 MPa.
Предел текучести (σт): 1400-1700 МПа
屈服强度 （σt）：1400-1700 MPa.
Ударная вязкость (KCU): Не менее 10-15 Дж/см² (может варьироваться).
冲击强度 （KCU）： 不小于 10-15 J/cm²（可能会有所不同）。
Усталостная прочность: Высокая, зависит от режима нагружения и чистоты поверхности.
疲劳寿命： 高，取决于负载条件和表面光洁度。
Относительное удлинение (δ): 5-10% (не является основным параметром для подшипниковых сталей).
伸长率 （δ）： 5-10%（不是轴承钢的主要参数）。
Примечание: Эти значения являются ориентировочными и зависят от конкретных условий термообработки.
注意： 这些值是指示性的，取决于热处理的具体条件。
4. Технологические свойства:
4. 技术特性：
Свариваемость: Сталь 95Х18-Ш относится к трудносвариваемым. Требуется специальная технология и предварительный нагрев, так как возможны образование закалочных трещин в зоне сварного соединения.
焊接性： 95Kh18-Sh 钢难以焊接。需要特殊技术和预热，因为焊接接头区域可能会形成硬化裂纹。
Обрабатываемость резанием: Хорошая, но требуется использование твердосплавного инструмента из-за высокой твердости.
加工能力： 好，但由于硬度高，需要使用硬质合金工具。
Горячая деформация: Хорошая, но требует контроля температуры и режимов деформации.
热变形： 良好，但需要温度控制和变形模式。
Шлифуемость: Хорошая, но требует абразивных материалов высокой твердости.
可磨性： 良好，但需要高硬度的磨料。
5. Влияние легирующих элементов:
5. 合金元素的影响：
Углерод (С): Обеспечивает высокую твердость и прочность за счет образования карбидов и мартенсита.
碳 （C）： 通过形成碳化物和马氏体提供高硬度和强度。
Хром (Cr): Усиливает коррозионную стойкость, образует карбиды, повышает износостойкость.
铬 （Cr）： 增强耐腐蚀性，形成碳化物，增加耐磨性。
Марганец (Mn): Увеличивает прокаливаемость и прочность, является раскислителем.
锰 （Mn）： 增加淬透性和强度，是一种脱氧剂。
Кремний (Si): Улучшает свойства стали в расплавленном состоянии и повышает прочность, является раскислителем.
硅 （Si）： 改善钢的熔融性能并增加强度，是一种脱氧剂。
Никель (Ni): Улучшает ударную вязкость, стабилизирует аустенит при низких температурах.
镍 （Ni）： 提高韧性，在低温下稳定奥氏体。
Ванадий (V) и Молибден (Mo): Образуют мелкодисперсные карбиды, повышают прочность, прокаливаемость, сопротивление отпуску.
钒 （V） 和钼 （Mo）： 形成精细碳化物，提高强度、淬透性、抗回火性。
6. Влияние состава и термической обработки на коррозионную стойкость:
6. 成分和热处理对耐腐蚀性的影响：
Хром: Основной элемент, обеспечивающий коррозионную стойкость за счет образования на поверхности защитной пленки из оксида хрома Cr2O3.
铬： 一种通过在表面形成氧化铬 Cr2O3 保护膜来提供耐腐蚀性的基本元素。
Термообработка: Правильная термообработка, в частности аустенитизация и отпуск, способствует равномерному распределению хрома в структуре, что увеличивает коррозионную стойкость.
热处理： 适当的热处理，特别是奥氏体化和回火，有助于铬在结构中均匀分布，从而提高耐腐蚀性。
Перегрев при нагреве под закалку может привести к образованию крупных карбидов по границам зерен и снижению коррозионной стойкости.
淬火 过程中的过热会导致沿晶界形成大碳化物，并降低耐腐蚀性。
Обезуглероживание поверхности при нагреве под закалку снижает поверхностную твердость и коррозионную стойкость. Важно использовать защитную атмосферу или вакуум
加热淬火时对表面进行脱碳会降低表面硬度和耐腐蚀性。使用保护性气氛或真空很重要.
Мартенситная структура после закалки сама по себе более коррозионностойкая, чем исходная (феррито-перлитная), но хрупка и подвержена точечной коррозии при наличии напряжений.
淬火后的马氏体结构本身比原来的马氏体结构 （铁素体-珠光体）更耐腐蚀，但它很脆，并且在应力作用下容易受到点蚀。
Отпуск: Низкий отпуск, проводимый после закалки, обеспечивает снятие внутренних напряжений, что уменьшает вероятность коррозионного растрескивания.
回火： 淬火后进行的低回火可以消除内应力，从而降低腐蚀开裂的可能性。
Полировка поверхности увеличивает коррозионную стойкость, устраняя микродефекты, где может начаться коррозия.
表面 抛光通过消除可能开始腐蚀的微缺陷来提高耐腐蚀性。
7. Другие факторы:
7. 其他因素：
Электрошлаковый переплав (Ш): Обеспечивает высокую чистоту стали по неметаллическим включениям, что повышает усталостную прочность и снижает риск преждевременного разрушения подшипников.
电渣重熔 （W）： 为非金属夹杂物提供高纯度的钢，从而提高疲劳强度并降低轴承过早失效的风险。
Контроль размера зерна: Мелкое зерно повышает прочность и вязкость, что очень важно для подшипниковых сталей.
晶粒尺寸控制： 细晶粒增加了强度和韧性，这对于轴承钢非常重要。
Заключение:
结论：
Сталь 95Х18-Ш является высоколегированной нержавеющей сталью, идеально подходящей для изготовления подшипниковых колец, работающих в условиях высоких нагрузок, коррозионной среды и широкого диапазона температур. Правильно подобранный режим термической обработки обеспечивает необходимую твердость, прочность, коррозионную стойкость и долговечность деталей. Однако, при обработке этой стали необходимо учитывать ее технологические особенности, особенно при сварке, шлифовке и нагреве под закалку. Важно контролировать температуру нагрева, скорость охлаждения, а также использовать защитную атмосферу для предотвращения обезуглероживания.
95Х18-Ш 钢是一种高合金不锈钢，非常适合制造在高载荷、腐蚀性环境和宽温度范围下运行的轴承套圈。正确选择的热处理模式可提供零件所需的硬度、强度、耐腐蚀性和耐用性。然而，在加工这种钢时，必须考虑到其技术特性，尤其是在焊接、研磨和加热淬火时。控制加热温度、冷却速率，并使用保护气氛以防止脱碳很重要。
