一種GCr15SiMn鋼的熱處理方法
【專利摘要】一種GCr15SiMn鋼的熱處理方法，屬于冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的方法通過對大截面GCr15SiMn鋼熱軋棒材進行預(yù)熱處理，消除了網(wǎng)狀碳化物，并獲得了具有均勻索氏體組織的組織，然后通過在球化退火過程中縮短保溫時間、嚴格控制冷卻速度和溫度區(qū)間，獲得了性能良好的球化退火GCr15SiMn鋼。本發(fā)明球化退火后的GCr15SiMn鋼的顯微組織和顯微硬度均符合國家標準，完全滿足后續(xù)機械加工的要求；所獲得的細小、均勻、彌散、圓整的碳化物顆粒，為軸承鋼的最終熱處理提供了良好的組織準備；并且大大縮短了球化退火時間，將球化退火時間從15～20h，縮短到8h以內(nèi)，既節(jié)約能源，又縮短了生產(chǎn)周期，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】—種GCr15SiMn鋼的熱處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種GCrl5SiMn鋼的熱處理方法。

【背景技術(shù)】
[0002]高碳鉻軸承鋼是一種廣泛應(yīng)用的軸承材料，其中應(yīng)用最廣泛的是GCrl5和GCrl5SiMn。GCrl5SiMn軸承鋼是在GCrl5的基礎(chǔ)上，適當?shù)脑黾恿?S1、Mn含量的改型鋼種，擁有更好的淬透性和彈性極限，適合應(yīng)用于大型軸承材料。但是，對于大截面的GCrl5SiMn鋼熱軋棒材，在軋制過程難以進行控制冷卻，因此熱軋后會存在嚴重的網(wǎng)狀碳化物組織。
[0003]嚴重的網(wǎng)狀碳化物并不能在隨后的球化退火過程中完全消除，在軸承加工的研磨過程中易產(chǎn)生磨裂，并易產(chǎn)生淬火裂紋。網(wǎng)狀碳化物還會增加鋼的脆性，降低軸承零件的疲勞壽命。因此，對于大截面的軸承鋼熱軋棒材，特別是高品質(zhì)的軸承鋼，在球化退火前需要進行預(yù)熱處理，以改善網(wǎng)狀碳化物狀態(tài)，從而保證獲得良好的球化退火組織。
[0004]軸承鋼的球化退火主要承擔著兩方面的作用:一是軟化組織，利于后續(xù)機加工；二是為最終的熱處理——“淬火+低溫回火”做好必要的組織準備。顆粒分散度越大，則硬度越低；顆粒分散度較小，顆粒越均勻、圓整，則最終組織越均勻，疲勞性能越優(yōu)異。因此，良好的球化退火組織是鐵素體集體上分布著細小、均勻、圓整的碳化物顆粒，碳化物分散度適當、硬度和顯微組織符合國家標準(GB/T 18254-2002)。
[0005]對于大截面的軸承鋼熱軋棒材，由于組織中存在嚴重的網(wǎng)狀碳化物，球化退火后組織差，并且耗時長。這是由于網(wǎng)狀碳化物在加熱過程中溶斷時間長，而且由于網(wǎng)狀碳化物粗大，導(dǎo)致球化時基體中未溶碳化物的核心數(shù)量少，球化速率慢。目前，國內(nèi)各鋼廠的大截面軸承鋼的球化退火工藝多采用等溫球化退火，球化退火階段至少需要花費15?20h，這增加了軸承鋼的生產(chǎn)周期和生產(chǎn)成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種GCrl5SiMn鋼的熱處理方法，該工藝通過對大截面GCrl5SiMn鋼熱軋棒材進行前期熱處理和后期球化退火，解決了大截面軸承鋼網(wǎng)狀碳化物對于球化退火組織的影響，明顯改善了球化退火組織，并大大縮短了球化退火時間。
[0007]本發(fā)明的GCrl5SiMn鋼的球化退火方法按以下步驟進行:
[0008]1、選用GCrl5SiMn鋼熱軋棒材，其成分按重量百分比含C0.95?1.05 %、S1.40 ?0.65 %、Mn0.90 ?1.20 %、Crl.30 ?1.65 %、Ni 彡 0.30 %、Cu 彡 0.25 %、P^0.01%, S ^ 0.01%，余量為 Fe ；
[0009]2、將GCrl5SiMn鋼升溫至900?950°C，升溫速度為5?15°C /min,然后保溫15?30min ；
[0010]3、將保溫后的GCrl5SiMn鋼風冷到660±10°C，保溫20?40min ；
[0011]4、然后以5?15°C /min的速度升溫至800±10°C，保溫30?60min ；
[0012]5、隨后以5?10°C /min的速度冷卻到720±5°C ；
[0013]6、隨后以0.3?0.50C /min的速度冷卻到660±5°C，出爐空冷至室溫，完成球化退火。
[0014]上述方法選用的熱軋棒材直徑為155mm。
[0015]上述方法實施的GCrl5SiMn鋼的微觀組織鐵素體基體上分布著細小、均勻、彌散、圓整的球化組織，球化組織為2級。
[0016]上述的球化退火后的GCrl5SiMn鋼的布氏硬度為198?212HBW。
[0017]本發(fā)明的方法通過對大截面GCrl5SiMn鋼熱軋棒材進行預(yù)熱處理，消除了網(wǎng)狀碳化物，并獲得了具有均勻索氏體組織的組織，然后通過在球化退火過程中縮短保溫時間、嚴格控制冷卻速度和溫度區(qū)間，獲得了性能良好的球化退火GCrl5SiMn鋼。本發(fā)明球化退火后的GCrl5SiMn鋼的顯微組織和顯微硬度均符合國家標準，完全滿足后續(xù)機械加工的要求；所獲得的細小、均勻、彌散、圓整的碳化物顆粒，為軸承鋼的最終熱處理提供了良好的組織準備；并且大大縮短了球化退火時間，將球化退火時間從15?20h，縮短到8h以內(nèi)，既節(jié)約能源，又縮短了生產(chǎn)周期，具有良好的應(yīng)用前景。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1:為本發(fā)明實施例1中球化退火后的大截面GCrl5SiMn鋼熱軋棒材的球化組織金相照片；
[0019]圖2:為本發(fā)明實施例1中球化退火后的大截面GCrl5SiMn鋼熱軋棒材的球化組織SEM照片；
[0020]圖3:為本發(fā)明實施例2中球化退火后的大截面GCrl5SiMn鋼熱軋棒材的球化組織金相照片；
[0021]圖4:為本發(fā)明實施例2中球化退火后的大截面GCrl5SiMn鋼熱軋棒材的球化組織SEM照片；

【具體實施方式】
[0022]本發(fā)明的實施例中預(yù)熱處理和球化退火采用的設(shè)備為SX-G 07102箱式電阻加熱爐。
[0023]本發(fā)明的實施例中測量顯微硬度采用的國家標準為GB/T 231.1_2009。
[0024]本發(fā)明的實施例中測量球化組織評級采用國家標準為GB/T18254-2002高碳鉻軸承鋼中的方法進行評級。
[0025]本發(fā)明的實施例中測量布氏硬度采用XHB-3000布氏硬度計。
[0026]本發(fā)明的實施例中觀測球化組織金相圖采用ZeissScope.Al顯微鏡。
[0027]本發(fā)明的實施例中觀測球化組織SEM圖采用Leica S440i掃面電子顯微鏡。
[0028]本發(fā)明的GCrl5SiMn鋼的球化退火方法按以下步驟進行:
[0029]1、選用GCrl5SiMn鋼熱軋棒材，其成分按重量百分比含C0.95?1.05 %、S1.40 ?0.65 %、Mn0.90 ?1.20 %、Crl.30 ?1.65 %、Ni 彡 0.30 %、Cu 彡 0.25 %、P^0.01%, S ^ 0.01%，余量為 Fe ；
[0030]2、將GCrl5SiMn鋼升溫至900?950°C，升溫速度為5?15°C /min,然后保溫15?30min ；
[0031]3、將保溫后的GCrl5SiMn鋼風冷到660±10°C，保溫20?40min ；
[0032]4、然后以5?15°C /min的速度升溫至800±10°C，保溫30?60min ；
[0033]5、隨后以5?10°C /min的速度冷卻到720±5°C ；
[0034]6、隨后以0.3?0.50C /min的速度冷卻到660°C，出爐空冷至室溫，完成球化退火。
[0035]實施例1:
[0036]1、選用GCrl5SiMn鋼熱軋棒材，其成分按重量百分比含C0.95?1.05 %、S1.40 ?0.65 %、Mn0.90 ?1.20 %、Crl.30 ?1.65 %、Ni 彡 0.30 %、Cu 彡 0.25 %、P^0.01%, S ^ 0.01%，余量為 Fe ；
[0037]2、將GCrl5SiMn鋼升溫至900°C，升溫速度為5°C /min,然后保溫15min ；
[0038]3、將保溫后的GCrl5SiMn鋼風冷到660°C，保溫20min ；
[0039]4、然后以5°C /min的速度升溫至800°C，保溫30min ；
[0040]5、隨后以5°C /min的速度冷卻到720°C ；
[0041]6、隨后以0.30C /min的速度冷卻到660°C，出爐空冷至室溫，完成球化退火。
[0042]上述方法選用的熱軋棒材直徑為155mm。
[0043]上述方法實施的GCrl5SiMn鋼的微觀組織鐵素體基體上分布著細小、均勻、彌散、圓整的球化組織，球化組織為2級。球化退火后的GCrl5SiMn鋼的布氏硬度為203HBW。
[0044]實施例2:
[0045]1、選用GCrl5SiMn鋼熱軋棒材，其成分按重量百分比含C0.95?1.05 %、S1.40 ?0.65 %、Mn0.90 ?1.20 %、Crl.30 ?1.65 %、Ni 彡 0.30 %、Cu 彡 0.25 %、P^0.01%, S ^ 0.01%，余量為 Fe ；
[0046]2、將GCrl5SiMn鋼升溫至950°C，升溫速度為15°C /min,然后保溫30min ；
[0047]3、將保溫后的GCrl5SiMn鋼風冷到67°C，保溫40min ；
[0048]4、然后以5?15°C /min的速度升溫至805°C，保溫50min ；
[0049]5、隨后以5?10°C /min的速度冷卻到725°C ；
[0050]6、隨后以0.50C /min的速度冷卻到660°C，出爐空冷至室溫，完成球化退火。
[0051]上述方法選用的熱軋棒材直徑為155mm。
[0052]上述方法實施的GCrl5SiMn鋼的微觀組織鐵素體基體上分布著細小、均勻、彌散、圓整的球化組織，球化組織為2級。球化退火后的GCrl5SiMn鋼的布氏硬度為198HBW。
[0053]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
[0054]所述處理方法包括以下步驟:
[0055](I)將直徑為155mm的大截面GCrl5SiMn鋼熱軋棒材加工成Φ 20 X 50mm形狀的鋼材，然后將鋼材置入1#箱式電阻加熱爐，隨爐升溫至950°C，升溫速度為5°C /min，然后保溫30min ;將保溫后的GCrl5SiMn鋼風冷到670°C，保溫40min ；
[0056](2)然后以5°C /min的速度升溫至805°C，保溫60min ;隨后以5°C /min的速度冷卻到720°C ;隨后以0.30C /min的速度冷卻到660°C，出爐空冷至室溫。
【權(quán)利要求】
1.一種GCrl5SiMn鋼的熱處理方法，其特征在于，所述處理方法包括以下步驟: (1)將大截面GCrl5SiMn鋼熱軋棒材加工成直徑范圍在Φ5?Φ20，長度范圍在1mm?50mm形狀的鋼材,然后將鋼材置入1#箱式電阻加熱爐內(nèi)，以5?15°C /min的速度升溫至900?950°C，保溫15?30min ;然后風冷到660± 10°C，置入溫度為660± 10°C的2#箱式電阻加熱爐，保溫20?40min ； (2)然后，將2#箱式電阻加熱爐以5?15°C/min的速度升溫至800± 10°C，保溫30?60min，再以5?10°C /min的速度降溫至720±5°C，隨后以0.3?0.5°C /min的速度降溫至660 ± 5 °C，出爐空冷至室溫。
2.如權(quán)利要求1所述一種GCrl5SiMn鋼的熱處理方法，其特征在于，所述處理方法包括以下步驟: (1)將直徑為155mm的大截面GCrl5SiMn鋼熱軋棒材加工成Φ5X1mm形狀的鋼材，然后將鋼材置入1#箱式電阻加熱爐，隨爐升溫至900°C，升溫速度為15°C /min，然后保溫15min ;將保溫后的GCrl5SiMn鋼風冷到660°C，保溫20min ； (2)然后以5°C/min的速度升溫至795°C，保溫30min ;隨后以10°C /min的速度冷卻到720°C ;隨后以0.50C /min的速度冷卻到660°C，出爐空冷至室溫。
3.如權(quán)利要求1所述一種GCrl5SiMn鋼的熱處理方法，其特征在于，所述處理方法包括以下步驟: (1)將直徑為155mm的大截面GCrl5SiMn鋼熱軋棒材加工成Φ10 X 20mm形狀的鋼材，然后將鋼材置入1#箱式電阻加熱爐，隨爐升溫至920°C，升溫速度為10°C /min，然后保溫20min ;將保溫后的GCrl5SiMn鋼風冷到660°C，保溫30min ； (2)然后以5°C/min的速度升溫至800°C，保溫40min ;隨后以8°C /min的速度冷卻到7200C ;隨后以0.40C /min的速度冷卻到660°C，出爐空冷至室溫。
4.如權(quán)利要求1所述一種GCrl5SiMn鋼的熱處理方法，其特征在于，所述處理方法包括以下步驟: (1)將直徑為155mm的大截面GCrl5SiMn鋼熱軋棒材加工成Φ20 X 50mm形狀的鋼材，然后將鋼材置入1#箱式電阻加熱爐，隨爐升溫至950°C，升溫速度為5°C /min，然后保溫30min ;將保溫后的GCrl5SiMn鋼風冷到670°C，保溫40min ； (2)然后以5°C/min的速度升溫至805°C，保溫60min ;隨后以5°C /min的速度冷卻到7200C ;隨后以0.30C /min的速度冷卻到660°C，出爐空冷至室溫。
【文檔編號】C21D6/00GK104232859SQ201410482427
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】劉雅政, 張丹, 周樂育, 張朝磊, 黃超 申請人:北京科技大學(xué)