[發明專利]一種提高GCr15鋼尺寸穩定性的深冷處理方法

有效

• 申請號: 201310236807.0
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103305669A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 張紅;郭嘉;顧開選;王俊杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C21D6/04
• 分類號: C21D6/04
• 代理公司: 北京法思騰知識產權代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;王敬波

技術領域

本發明涉及深冷處理及熱處理的技術領域，具體涉及一種提高GCr15鋼尺寸穩定性的深冷處理方法。

背景技術

GCr15鋼是一種常見的高鉻軸承鋼，具有較高的淬透性，熱處理后具有優越的綜合性能，機床心軸等軸類零部件常選用GCr15鋼。GCr15鋼零件經正常的調質處理后，其馬氏體基體上一般均保留有一定數量的殘余奧氏體。一般淬回組織中的馬氏體占80%以上，均勻分布的細小碳化物占5%～10%，殘余奧氏體占9%～15%左右。由于殘余奧氏體是一種亞穩定相，當穩定的條件被打破時，其將發生分解或轉變，從面心立方的奧氏體轉變為體心立方的馬氏體，由于兩種組織晶格常數的不同，從而造成零件的宏觀尺寸變化。因此，當成品零件在存放或使用過程中發生尺寸變化時，軸類零件的尺寸精度將降低，特別是機床用軸類零部件的尺寸穩定性降低后，嚴重影響了機床的加工精度，甚至報廢。目前，如何提高GCr15鋼材料的尺寸穩定性的技術未見報道。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種提高GCr15鋼尺寸穩定性的深冷處理方法，該方法能提高GCr15鋼的尺寸穩定性，并提高GCr15鋼的硬度。

為達到上述目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種提高GCr15鋼尺寸穩定性的深冷處理方法，所述方法包括如下步驟：

將經過淬火后的GCr15材料以2～5℃/min的速率降溫至-80℃～-100℃，并保溫0.5h～1h；保溫結束后繼續以2～5℃/min的速率降溫至-180℃～190℃，并保溫2h～3h；保溫結束后以2～5℃/min的速率升溫至室溫，保溫0.5h～1h；保溫結束后進行正常的回火工藝。

優選地，淬火后的GCr15材料以2℃/min的速率降溫至-80℃，并保溫0.5h；保溫結束后繼續以2℃/min的速率降溫至-190℃，并保溫3h；保溫結束后以2℃/min的速率升溫至室溫，保溫0.5h。

本發明采用勻速降溫或升溫的方法，優選地，可以將GCr15材料放入深冷處理設備中，采用程序控制降溫或升溫的速率。

本發明所述的深冷處理工藝，采用市場上可以購買的自行研制的SLX-150程序控制深冷箱，通過低溫氮氣與處理工件材料接觸，避免了液態氮與工件接觸造成的熱應力過大引起工件的開裂，控溫精度及溫度均勻度在±2℃以內，深冷處理降溫速率、升溫速率全程可控，工件材料溫度變化均勻，防止了工件材料不同部位溫度不一的現象。

本發明主要用于軸類零部件的尺寸穩定性處理，尤其是機床心軸GCr15材料等。

附圖說明

圖1為本發明所用圓環開口法試樣圓環的尺寸；

圖2為GCr15鋼材料實施例1與對比例1圓環開口試樣的尺寸變化率隨時間的變化關系；

圖3為GCr15鋼材料實施例2與對比例1圓環開口試樣的尺寸變化率隨時間的變化關系；

圖4為GCr15鋼材料實施例3與對比例1圓環開口試樣的尺寸變化率隨時間的變化關系；

其中，1、第一壓痕；2、第二壓痕。

具體實施方式

下面以附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

本專利選取精密數控磨床的心軸材料GCr15為研究材料。

本發明的尺寸穩定性評價方法采用圓環開口法（見圖1示）的測試結果尺寸變化率來代表GCr15鋼的尺寸穩定性結果。用顯微硬度計在經過熱處理及深冷處理后的圓環平面上按5mm的間距，打兩個壓痕，分別為第一壓痕1和第二壓痕2，采用VMS-1510G影像測量儀測量兩壓痕中心的實際間距L0。然后，在兩壓痕中間等距離處切割出3mm的缺口。圓環開口后兩壓痕的間距發生變化，圓環開口后兩壓痕的間距為L，在圓環開口試樣的存放期間，L亦不斷地變化。將兩壓痕中心間距的變化量△L（△L=L-L0）定義為開口尺寸變化量。根據圓環開口尺寸的開口尺寸變化率(△L/L0)×100%來衡量尺寸穩定性。

實施例1

將經過淬火后的GCr15材料以2℃/min的速率降溫至-80℃，并保溫0.5h；繼續以2℃/min的速率降溫至-190℃，保溫3h；保溫結束以2℃/min的加熱速率加熱至20℃，保溫0.5h；保溫結束后進行正常的回火工藝。

實施例2

將經過淬火后的GCr15材料以5℃/min的速率降溫至-100℃，并保溫1h；繼續以5℃/min的速率降溫至-180℃，保溫2h；保溫結束以5℃/min的加熱速率加熱至20℃，保溫1h；保溫結束后進行正常的回火工藝。

實施例3