[發明專利]一種GCr15軸承鋼的快速球化退火工藝方法

有效

• 申請號: 201810318301.7
• 申請日: 2018-04-11
• 公開（公告）號: CN108277326B
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 韓東序;杜林秀;董營;張彬;吳紅艷
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C21D1/32
• 分類號: C21D1/32;C21D8/00;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/06;C22C38/42;C22C38/44;C22C38/50
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 馬海芳

一種GCr15軸承鋼的快速球化退火工藝方法，屬于熱處理技術領域。該方法為熱軋后的GCr15軸承鋼，進行初始退火處理，隨爐冷卻至室溫；將初始退火處理后的GCr15軸承鋼，置于兩端貫通式的熱處理爐中，加熱至800～850℃等溫處理0.5～1h后，再進行軋制，將得到軋制后的GCr15軸承鋼，再置于兩端貫通式的熱處理爐中，在800～850℃等溫處理0.5～1h，得到等溫處理后的GCr15軸承鋼，隨爐冷卻至720～750℃，等溫0.5～2h后，在隨爐冷卻至550～650℃，空冷至室溫，得到在線快速球化退火的GCr15軸承鋼。該方法有效的控制先共析碳化物的尺寸，為共析轉變過程中滲碳體的析出提供更多的形核位置，從而有效地縮短球化退火所需要的時間，提高能效。

技術領域

本發明屬于熱處理技術領域，特別涉及一種GCr15軸承鋼的快速球化退火工藝方法。

背景技術

GCr15軸承鋼在服役過程中具有較高的耐疲勞性能、耐磨損性能及良好的尺寸穩定性，因此，GCr15軸承鋼在軸承生產市場上一直占據著主導的地位。然而作為一種過共析鋼，由于含碳量較高，經過熱軋空冷處理后，GCr15的組織由片狀珠光體和在原奧氏體晶界上析出的網狀碳化物組成，這種混合組織會導致熱軋處理后的軸承鋼具有較高的硬度，不利于后續機械加工處理的進行。為了降低軸承鋼在機械加工處理前的硬度，降低內應力，一般在機械加工處理前都要進行球化退火處理，使組織轉變為具有比較好的加工性能的球狀珠光體組織。軸承鋼的快速球化退火工藝的研究雖然在近些年雖然取得了一定程度的進步，但現階段存在的球化處理工藝仍然存在著生產周期長、生產工序復雜等問題。現階段，工業上常用的軸承鋼的球化退火的工藝主要有以下幾種：

(1)連續球化退火

將鋼加熱到略高于A_c1(如GCr15軸承鋼為780～810℃)保溫一定時間，隨后在爐中以15～25℃/h的冷卻速度冷卻至650℃以下出爐空冷。采用連續球化退火工藝處理軸承鋼所用的熱處理時間長達20h以上，因此，為了提高勞動生產率，連續球化退火工藝在工業生產中的使用并不廣泛。

(2)等溫球化退火

等溫球化退火是現階段工業生產中普遍采用的球化方法。具體的操作方法如下：將鋼加熱到略高于A_c1保溫一定時間，隨后快冷至A_r1以下某一溫度范圍內(680～720℃)進行等溫轉變，在等溫轉變的過程中，奧氏體相會轉變為鐵素體+碳化物顆粒，然后隨爐冷卻至650℃出爐空冷。與連續球化退火相比，等溫球化退火工藝所需時間較短，但耗時仍超過10h。

(3)周期球化退火

將鋼加熱到略高于A_c1進行保溫，然后快冷至A_r1以下保溫，之后再加熱至A_c1以上溫度保溫，隨后又快冷至A_r1以下保溫，多次反復之前的熱處理工藝，最后隨爐冷卻至650℃后出爐空冷。該工藝球化效果充分，但工藝操作較為繁瑣。

傳統的球化退火工藝，如連續球化退火和等溫球化退火耗時較長，能耗較大。周期球化退火雖然解決了球化退火過程中耗時較長的問題，但是工藝過程比較復雜，不利于實際操作。因此，開發一種新的軋制及熱處理工藝，實現GCr15鋼的在線球化，將簡易的操作工藝和縮短球化時間有機的結合起來，具有非常重要的科學意義和經濟效益。

在此基礎上，采用離異共析轉變機制實現快速球化被廣泛應用于軸承鋼球化退火研究中。對于含碳量較多的過共析鋼，在共析反應過程中，由于鋼的成分點離共析點較遠，在溫度降低的過程中，先共析碳化物會在高于A_r3點析出，隨著溫度的進一步降低，共析組織中與先的滲碳體相會依附于先共析滲碳體上析出長大，而鐵素體相則會在晶界、相界等處析出，從而將珠光體的轉變模式從傳統的片層狀合作生長的轉變機制轉變為“離異共析”轉變機制，從而加速整個球化的轉變過程。

發明內容