[發明專利]一種實現組織球化的高碳鉻軸承鋼溫軋環成形方法

有效

• 申請號: 201710507201.4
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107138660B
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 錢東升;楊俊;華林;劉青龍;王豐
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B21H1/12
• 分類號: B21H1/12;C21D8/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;王淳景

本發明公開了一種實現組織球化的高碳鉻軸承鋼溫軋環成形方法，包括以下步驟：S1、將環坯在加熱爐中加熱至略高于材料臨界溫度Ac₁，保溫一段時間；S2、將加熱后的環坯隨爐緩慢降溫至略低于材料臨界溫度Ar₁；S3、合理設計軋制比和選擇軋制進給速度，使環坯在一定的變形量和變形溫度范圍內軋制成形。本發明通過溫軋環直接實現組織球化，可取消傳統球化退火，并獲得更細小球化組織，大幅減小能源和時間消耗，提高組織質量，降低生產成本。

技術領域

本發明屬于塑形加工技術領域，具體涉及一種實現組織球化的高碳鉻軸承鋼溫軋環成形方法。

背景技術

高碳鉻軸承鋼是軸承零件的主要用鋼，典型如GCr15軸承鋼，在軸承內、外套圈生產(簡稱軸承環)中大量應用。軋環作為無縫環形零件(簡稱環件)的先進回轉塑性成形方法，以其節能、節材、優質、高效的技術優勢，已逐步取代傳統的鍛造成形方法，在以軸承環為代表的環形零件生產制造中得到了廣泛應用和普遍認可。對于高碳鉻軸承鋼環件，以典型的GCr15軸承環為例，目前工業生產中采用的軋環方法包括冷軋環和熱軋環，前者主要用于中、小型軸承環常溫冷成形，后者則通常用于中、大型軸承環鍛造溫度區間熱成形。

由于高碳鉻軸承鋼塑性低、硬度和強度高、冷成形和切削加工性能較差，因此高碳鉻軸承鋼環件鍛造或軋環生產中，球化退火一直是必不可少的重要工序，通過對環坯或環鍛件進行球化退火處理，使材料片狀珠光體組織中的碳化物球化而形成粒狀珠光體組織，從而提高塑性、降低硬度和強度，以滿足制造工藝要求。例如，在冷軋環生產中，需要對環坯進行球化退火來提高冷塑性加工性能；在熱軋環和鍛造生產中，需要對環鍛件進行球化退火來改善切削加工性能。然而，當前高碳鉻軸承鋼環件工業生產中普遍采用的等溫球化退火工藝，一般需要十余小時，不僅周期長、能耗高，而且容易導致碳化物顆粒粗大、表面脫碳和氧化程度大，對后續加工和最終熱處理質量都會造成遺傳影響。雖然當前關于高碳鉻軸承鋼快速球化退火研究已有公開報道，但是并沒有獲得實際工業應用，尤其在高碳鉻軸承鋼環件生產中，仍然采用傳統的球化退火工藝，對降低成本和提高質量造成了很大的限制。因此，面對當前制造業節能減排、高附加值生產發展趨勢，迫切需要解決上述高碳鉻軸承鋼環件球化退火問題。

發明內容

針對上述現狀，本發明的目的在于提供一種實現組織球化的高碳鉻軸承鋼溫軋環成形方法，它在低于材料鍛造溫度下，通過溫軋環變形使材料組織直接球化，實現成形-球化一體化，可以省去傳統球化退火工藝，提高效率和降低能耗。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種實現組織球化的高碳鉻軸承鋼溫軋環成形方法，該方法包括以下步驟：

S1、低溫奧氏體化加熱：將加工好的環坯放入加熱爐中加熱至略高于材料臨界溫度Ac₁，保溫5～10min；

S2、爐內緩冷：將保溫完成的環坯在加熱爐中隨爐緩慢冷卻至略低于材料臨界溫度Ar₁，冷卻速度控制在100℃/h～200℃/h；

S3、溫軋成形：將冷卻后的環坯從加熱爐中快速轉移至軋環機上進行軋制，環坯變形量控制在40％～70％，終軋溫度控制在Ar₁以下100℃以內。

按上述技術方案，在步驟S1中，將環坯在加熱爐中加熱至Ac₁以上10℃～40℃。

按上述技術方案，在步驟S2中，將環坯在加熱爐中降溫至Ar₁以下0℃～50℃。

按上述技術方案，在在步驟S3中，在軋制過程中實時監測環坯溫度，當環坯溫度低于終軋溫度時立即終止軋制，將環坯回爐加熱至預設初軋溫度后再繼續軋制，直至成形為目標環件。