[發明專利]一種GCr15軸承鋼球化退火熱處理工藝方法

有效

• 申請號: 201210075317.2
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN103320583A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 張愛文;焦四海;陳鈺珊
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C21D1/32
• 分類號: C21D1/32;C22C38/00
• 代理公司: 上海科琪專利代理有限責任公司 31117
• 代理人: 鄭明輝

技術領域

本發明涉及一種軸承鋼球化退火熱處理工藝方法，尤其涉及一種縮短GCr15軸承鋼球化退火熱處理時間及提高碳化物球化率及分布均勻性的熱處理工藝方法。

背景技術

軸承鋼使用廣泛，由于其具備很高的接觸疲勞和耐磨性能，使得軸承鋼應用在各行各業，大到軋機的軸承，小到微型馬達里的軸承，軸承鋼無所不在。軸承鋼的接觸疲勞和耐磨性能主要決定于組織中的碳化物。碳化物的現狀、大小、分布均勻性極大地影響上述性能。一般軸承鋼都需經過球化退火后使用，這時的碳化物基本上呈球狀質點分布在鐵素體基體中。但軸承鋼球化退火熱處理需要在退火爐內保溫較長時間，以使層片狀碳化物打斷、部分溶解并球化。一般球化退火需要保溫4-5小時甚至更長。碳化物球化率是影響軸承鋼使用壽命的一個關鍵指標。

經檢索，大部分球化退火熱處理專利還是采用常規球化退火爐，保溫溫度和時間各異，總體來講，球化退火時間較長。

發明內容

本發明的目的在于提供一種GCr15軸承鋼球化退火熱處理工藝方法，該熱處理工藝方法能縮短GCr15軸承鋼球化退火熱處理時間，提高軸承鋼碳化物球化率及分布均勻性。

為了實現上述目的，本發明是這樣實現的：

一種GCr15軸承鋼球化退火熱處理工藝方法，包括以下步驟：

（1）將軋態的GCr15軸承鋼鋼材經5-15℃/s快速感應加熱升溫至700-720℃后并保溫5-10分鐘后空冷；

（2）將冷卻后的鋼材放入球化退火爐內球化退火；球化退火制度為隨爐升溫至780℃保溫40分鐘，然后以20℃/小時冷至700℃出爐空冷。

本發明所述球化退火熱處理工藝過程對軸承鋼原材料的加熱、軋制及冷卻工藝無特殊要求，凡是滿足國家標準要求的軸承鋼軋材均可采用本發明的工藝進行球化退火。但本發明熱處理工藝的感應加熱預處理階段可安排在軸承鋼軋后冷卻階段尚有余溫時立即在線實施，以提高效率和節省能源，但感應加熱前的軸承鋼溫度不高于600℃。當然也可在軋制冷卻結束之后的任意時間從室溫下開始升溫進行感應加熱預處理。

下面對本發明的主要工藝控制過程對GCr15軸承鋼碳化物球化率及分布的影響作詳細敘述。

熱處理工藝過程對軸承鋼產品的影響：

感應加熱預處理：感應加熱可以做到升溫速度快，本發明采用的感應加熱速度為5-15℃/s，從室溫20℃升溫至720℃僅需46.7-140s，加上保溫5-10分鐘，球化退火預處理時間僅為6-13分鐘，效率非常高，且感應加熱熱效率高達80-85%。如果軸承鋼軋材尚有余溫，則感應加熱時間更短。感應加熱爐短時間加熱和保溫，將軋態的層片狀碳化物局部迅速打斷溶解并析出細小球狀碳化物形核核心，為后續常規球化退火爐內退火做好了組織準備。

后續球化退火處理：后續球化退火在常規退火爐內進行，與現有軸承鋼球化退火爐無差別。退火制度為隨爐升溫至780℃保溫40分鐘，然后以20℃/小時冷至700℃出爐空冷。后續球化退火的目的是使得經過前面預處理后的部分溶解的層片狀碳化物繼續溶解和形核，前面已經形核的核心碳化物質點可繼續長大，兩步熱處理后的最終碳化物分布較傳統球化退火熱處理得到的碳化物形核更多，分布更均勻，且達到100%球化率的時間大大縮短。

本發明軸承鋼球化退火熱處理工藝與對比球化退火熱處理工藝參數見表1。

表1?本發明球化退火熱處理工藝與現有常規球化退火熱處理工藝參數比較

?本發明通過采用快速感應加熱爐短時間加熱和保溫，將軋態的層片狀碳化物局部迅速打斷溶解并析出細小球狀碳化物形核核心，為后續在常規球化退火爐內球化退火熱處理做組織準備。這種短時間快速感應加熱預處理縮短了軸承鋼鋼材總體的球化退火時間，提高了球化率，且碳化物尺寸和分布比常規球化退火熱處理的到的要細小和均勻。提高了軸承鋼球化退火效率，改善了軸承鋼碳化物分布狀態，提高了接觸疲勞和耐磨損性能，滿足了軸承相關行業對軸承鋼的較高要求。

采用本發明的軸承鋼球化退火工藝方法得到的軸承鋼，其鋼材球化率高，碳化物質點分布均勻，很好地滿足了中國國家標準和用戶的要求。

附圖說明

圖1是直徑25mm軸承鋼采用本發明球化退火工藝（碳化物100%球化）得到的典型金相組織照片。

圖2是直徑25mm軸承鋼采用現有球化退火工藝（碳化物50%球化）得到的典型金相組織照片。

圖3是直徑25mm軸承鋼采用本發明球化退火工藝（碳化物100%球化）得到的球化組織SEM電鏡照片。