一種高碳鉻軸承鋼GCr15下貝氏體熱處理工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軸承鋼熱處理工藝，具體為高碳鉻軸承鋼熱處理工藝，特別是一種對高碳鉻軸承鋼GCrl5熱處理獲得下貝氏體的工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋼中貝氏體是過冷奧氏體在中溫區(qū)域分解后所得到的產(chǎn)物，它由鐵素體和碳化物組成的非層片狀組織。貝氏體具有優(yōu)良的綜合性能，與馬氏體相比具有更好的沖擊韌性、抗彎強度、抗斷裂韌性和良好的尺寸穩(wěn)定性，尤其是下貝氏體；由于下貝氏體中的碳化物呈細片狀或顆粒狀排列，這種亞結(jié)構(gòu)有利于抵抗對裂紋的擴展，所以一般鋼的貝氏體熱處理希望得到下貝氏體組織。
[0003]高碳鉻軸承鋼GCrl5要得到90%以上的下貝氏體組織，傳統(tǒng)的高碳鉻軸承鋼熱處理工藝如下:
在850?900°C加熱高碳鉻軸承鋼保溫奧氏體化，隨后淬入230~250°C鹽浴中，等溫轉(zhuǎn)變4?6小時。按照這種熱處理工藝，高碳鉻軸承鋼中下貝氏體含量在80%以上，表面呈壓應力狀態(tài)，硬度58~61HRC，顯微組織為下貝氏體+少量碳化物+少量殘余奧氏體，工藝曲線見圖1。
[0004]且該熱處理工藝需要耗費相當長的時間，一般至少需要4小時以上，耗費了大量能源、生產(chǎn)成本高，不利于節(jié)能和環(huán)保，導致高碳鉻軸承鋼下貝氏體熱處理工藝推廣效果差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高碳鉻軸承鋼下貝氏體熱處理工藝，獲得相同量下貝氏體組織的熱處理工藝耗時短，生產(chǎn)成本低，節(jié)能環(huán)保。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:一種高碳鉻軸承鋼GCrl5下貝氏體熱處理工藝，按照以下工藝步驟進行:
Cl)奧氏體化處理，對高碳鉻軸承鋼GCr 15加熱至850~900°C溫度范圍內(nèi)等溫至少30分鐘；
(2)將步驟(I)中奧氏體化的高碳鉻軸承鋼GCrl5快速淬入280~320°C溫度下的鹽浴介質(zhì)中保溫1~15分鐘；
(3)將步驟(2)中轉(zhuǎn)化獲得的高碳鉻軸承鋼GCrl5快速淬入溫度為230~250°C的鹽浴中，進行下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域等溫轉(zhuǎn)變1~3小時；
(4)將步驟(3)中轉(zhuǎn)化獲得的高碳鉻軸承鋼GCr15在200~250°C下回火1~3小時。
[0007]優(yōu)選的，所述步驟(I)中奧氏體化處理，高碳鉻軸承鋼GCrl5加熱至870~880°C等溫30~60分鐘；
(2)將步驟(I)中奧氏體化的高碳鉻軸承鋼GCrl5快速淬入300°C的鹽浴中保溫8~12分鐘； (3)將步驟(2)中轉(zhuǎn)化獲得的高碳鉻軸承鋼GCrl5快速淬入230°C的鹽浴中等溫1~1.5小時；
(4)將步驟(3)中轉(zhuǎn)化獲得的高碳鉻軸承鋼GCr15在200°C回火3小時。
[0008]通過采用上述技術(shù)方案，當獲得相同量的貝氏體組織，可以至少縮短1/3的工藝時間，根據(jù)貝氏體相變機制，貝氏體相變需要碳原子的擴散，以及形成貝氏體時存在形核和長大的過程；貝氏體相變主要受碳原子的擴散所控制，當相變等溫溫度增加時，碳原子擴散速度增加，貝氏體相變速度成指數(shù)級提高，也即形成貝氏體的時間大幅減少；當高碳鉻軸承鋼奧氏體化后，預先在較高溫度下(280~320°C )等溫一定時間，有利于碳原子的擴散，有利于貝氏體形核和長大，因此獲得相同貝氏體體積分數(shù)的時間可以大大縮短。綜合考慮獲得貝氏體需要的時間、所獲得貝氏體量以及工藝成分等因素，采用優(yōu)選工藝下，可以獲得下貝氏體量93%以上，且整體工藝時間可縮短20%以上。
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明高碳鉻軸承鋼GCrl5現(xiàn)有熱處理工藝下的工藝曲線圖；
圖2為本發(fā)明高碳鉻軸承鋼下貝氏體熱處理工藝曲線圖；
圖3為本發(fā)明具體實施例一工藝曲線圖；
圖4為本發(fā)明具體實施例一獲得下貝氏體顯微組織的金相組織圖；
圖5為本發(fā)明具體實施例二工藝曲線圖；
圖6為本發(fā)明具體實施例二獲得下貝氏體顯微組織的金相組織圖；
圖7為本發(fā)明具體實施例三工藝曲線圖；
圖8為本發(fā)明具體實施例三獲得下貝氏體顯微組織的金相組織圖；
圖9為本發(fā)明具體實施例四工藝曲線圖；
圖10為本發(fā)明具體實施例四獲得下貝氏體顯微組織的金相組織圖；
圖11為本發(fā)明具體實施例五工藝曲線圖；
圖12為本發(fā)明具體實施例五獲得下貝氏體顯微組織的金相組織圖；
圖13為本發(fā)明具體實施例六工藝曲線圖；
圖14為本發(fā)明具體實施例六獲得下貝氏體顯微組織的金相組織圖。
【具體實施方式】
[0011]參見附圖2，本發(fā)明公開的一種高碳鉻軸承鋼下貝氏體熱處理工藝，按照以下工藝步驟進行:
Cl)奧氏體化處理，對高碳鉻軸承鋼加熱至850~900°C溫度范圍內(nèi)等溫至少30分鐘；
(2)將步驟(I)中奧氏體化的高碳鉻軸承鋼快速淬入280~320°C溫度下的鹽浴介質(zhì)中保溫1~15分鐘；
(3)將步驟(2)中轉(zhuǎn)化獲得的高碳鉻軸承鋼快速淬入下貝氏體轉(zhuǎn)變溫度區(qū)域為230-2500C的鹽浴中，進行下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域等溫轉(zhuǎn)變1~3小時；
(4)將步驟(3)中轉(zhuǎn)化獲得的高碳鉻軸承鋼在200~250°C下回火1~3小時。
[0012]通過采用上述技術(shù)方案，當獲得相同量的貝氏體組織，可以至少縮短1/3的工藝時間。
[0013]選取高碳鉻軸承鋼GCrl5制成的軸承型號為6319軸承外圈進行如下相應試驗，具體試驗如下:
實施例一；如圖3所示工藝曲線圖，按照以下熱處理工藝步驟進行:奧氏體化處理，加熱溫度860 °C、加熱保溫30分鐘；
隨后快速淬入預先等溫溫度280°C鹽浴介質(zhì)中，預先等溫時間為I分鐘；
隨后淬入230°C鹽浴介質(zhì)中進行下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域等溫I小時；
隨后在200°C下回火I小時。
[0014]對樣品進行檢測和分析，結(jié)果如下:
硬度:58.5-60.0HRC ；
顯微組織為:下貝氏體+少量碳化物+少量殘余奧氏體，下貝氏體含量大約80~85%，金相組織圖片見附圖4。
[0015]
實施例二:如圖5所示工藝曲線圖，按照以下熱處理工藝步驟進行:
奧氏體化處理，加熱溫度880°C、加熱保溫30分鐘；
隨后快速淬入預先等溫溫度300°C鹽浴介質(zhì)中，預先等溫時間為7分鐘；
隨后淬入240°C鹽浴介質(zhì)中進行下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域等溫2小時；
隨后在220°C下回火2小時。
[0016]對樣品進行檢測和分析，結(jié)果如下:
硬度:59.0-60.5HRC ；
顯微組織為:下貝氏體+少量碳化物+少量殘余奧氏體，下貝氏體含量大約90~95%，金相組織圖片見附圖6。
[0017]
實施例三:如圖7所示工藝曲線圖，按照以下熱處理工藝步驟進行:
奧氏體化處理，加熱溫度900°C、加熱保溫30分鐘；
隨后快速淬入預先等溫溫度320°C鹽浴介質(zhì)中，預先等溫時間為15分鐘；
隨后淬入250°C鹽浴介質(zhì)中進行下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域等溫3小時；
隨后在220°C下回火3小時。
[0018]對樣品進行檢測和分析，結(jié)果如下:
硬度:58.5-60.0HRC ；
顯微組織為:下貝氏體+少量碳化物+少量殘余奧氏體，下貝氏體含量大約93~96%，金相組織圖片見附圖8。
[0019]
實施例四:如圖9所示工藝曲線圖，按照以下熱處理工藝步驟進行:
奧氏體化處理，加熱溫度860°C、加熱保溫30分鐘；
隨后快速淬入預先等溫溫度320°C鹽浴介質(zhì)中，預先等溫時間為15分鐘；
隨后淬入250°C鹽浴介質(zhì)中進行下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域等溫3小時；
隨后在220°C下回火3小時。
[0020]對樣品進行檢測和分析，結(jié)果如下:硬度:59.0-60.5HRC ；
顯微組織為:下貝氏體+少量碳化物+少量殘余奧氏體，下貝氏體含量大約92~95%，金相組織圖片見附圖10。
[0021]
實施例五:如圖11所示工藝曲線圖，按照以下熱處理工藝步驟進行:
奧氏體化處理，加熱溫度880°c、加熱保溫30分鐘；
隨后快速淬入預先等溫溫度320°C鹽浴介質(zhì)中，預先等溫時間為15分鐘；
隨后淬入240°C鹽浴介質(zhì)中進行下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域等溫2小時；
隨后在220°C下回火3小時。
[0022]對樣品進行檢測和分析，結(jié)果如下:
硬度:59.0-60.5HRC ；
顯微組織為:下貝氏體+少量碳化物+少量殘余奧氏體，下貝氏體含量大約92~95%，金相組織圖片見附圖12。
[0023]
實施例六:如圖13所示工藝曲線圖，按照以下熱處理工藝步驟進行:
奧氏體化處理，加熱溫度900°C、加熱保溫30分鐘；
隨后快速淬入預先等溫溫度280°C，預先等溫時間為I分鐘；
隨后淬入230°C鹽浴介質(zhì)中進行下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域等溫I小時；
隨后在220°C下回火3小時。
[0024]對樣品進行檢測和分析，結(jié)果如下:
硬度:59.5-60.5HRC ；
顯微組織為:下貝氏體+少量碳化物+少量殘余奧氏體，下貝氏體含量大約92~96%，金相組織圖片見附圖14。
[0025]實用性和經(jīng)濟效益:
該工藝方法可以取代目前常規(guī)的熱處理工序，通過多次試驗已經(jīng)取得穩(wěn)定的工藝標準，已經(jīng)可以應用于小批量生產(chǎn)，成本比常規(guī)下貝氏體處理工藝減少約20%以上，產(chǎn)品應用與有沖擊載荷和污染環(huán)境工況下，壽命可提高30%以上，已經(jīng)成功地應用汽車變速箱、車橋軸承、乳機軸承、工程機械軸承上。這種新開發(fā)的工藝產(chǎn)品能夠滿足國內(nèi)外軸承主機廠的使用壽命要求，推動產(chǎn)品質(zhì)量升級，這種技術(shù)如果大量應用可以每年為我公司產(chǎn)生1000萬元以上的利潤，且還有更大的社會效益。
【主權(quán)項】
1.一種高碳鉻軸承鋼GCrl5下貝氏體熱處理工藝，按照以下工藝步驟進行: Cl)奧氏體化處理，對高碳鉻軸承鋼加熱至850~900°C溫度范圍內(nèi)等溫至少30分鐘； (2)將步驟(I)中奧氏體化的高碳鉻軸承鋼快速淬入280~320°C溫度下的鹽浴介質(zhì)中保溫1~15分鐘； (3)將步驟(2)中轉(zhuǎn)化獲得的高碳鉻軸承鋼快速淬入溫度為230~250°C的鹽浴中，進行下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域等溫轉(zhuǎn)變1~3小時； (4)將步驟(3)中轉(zhuǎn)化獲得的高碳鉻軸承鋼在200~250°C下回火1~3小時。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高碳鉻軸承鋼GCrl5下貝氏體熱處理工藝，其特征在于:所述步驟(I)中奧氏體化處理，高碳鉻軸承鋼GCrl5加熱至870~880°C等溫30~60分鐘； (2)將步驟(I)中奧氏體化的高碳鉻軸承鋼GCrl5快速淬入300°C的鹽浴中保溫8~12分鐘； (3)將步驟(2)中轉(zhuǎn)化獲得的高碳鉻軸承鋼GCrl5快速淬入230°C的鹽浴中等溫1~1.5小時； (4)將步驟(3)中轉(zhuǎn)化獲得的高碳鉻軸承鋼GCr15在200°C回火3小時。
【專利摘要】本發(fā)明涉及軸承鋼熱處理工藝，具體為高碳鉻軸承鋼熱處理工藝，特別是一種對高碳鉻軸承鋼熱處理獲得下貝氏體的工藝。采用的方案為：一種高碳鉻軸承鋼下貝氏體熱處理工藝，高碳鉻軸承鋼奧氏體化處理，對高碳鉻軸承鋼加熱至850~900℃溫度范圍內(nèi)等溫至少30分鐘，隨后快速淬入280~320℃溫度下的鹽浴介質(zhì)中保溫1~15分鐘，隨后快速淬入溫度為230~250℃的鹽浴中，進行下貝氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域等溫轉(zhuǎn)變1~3小時，隨后在200~250℃下回火1~3小時；最終得到所需含量下貝氏體的高碳鉻軸承鋼。與傳統(tǒng)工藝比，獲得相同量下貝氏體組織的熱處理工藝耗時短，生產(chǎn)成本低，節(jié)能環(huán)保。
【IPC分類】C21D1-19, C21D6-00
【公開號】CN104561478
【申請?zhí)枴緾N201410810854
【發(fā)明人】劉斌
【申請人】人本集團有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月23日