CN101709365A - 高碳铬轴承钢生产中的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轴承钢生产技术领域，特别涉及一种高碳铬轴承钢生产中的热处理工艺，包括锻造和锻后热处理工艺，控制加热炉的炉温为1040-1060℃；采用1400-1800吨精锻机锻造，锻造变形时，除最后一道次的拉打速度控制在1-1.5m/min外，其他各道次的拉打速度控制在3-3.5m/min。利用本发明工艺，可以有效控制大型高碳铬轴承钢锻件获得均匀细小的碳化物组织，如碳化物网状可控制在4级以下且均匀分布，制成的锻件使用寿命长。
Description
(一)技术领域
本发明属于轴承钢生产技术领域，特别涉及一种高碳铬轴承钢生产中的热处理工艺。
(二)背景技术
轴承钢中沿用最久、应用最广的是高碳铬轴承钢，其在工作中承受交变的接触应力和摩擦力，使用条件复杂，破坏形式多为由接触应力产生疲劳破坏，在反复应力的长期作用下，形成微裂纹。为使轴承能正常工作，不致早期失效，轴承在使用状态下，必须具有高的硬度、良好的耐磨性和接触疲劳抗力，有比较满意的防锈性能、合适的弹性和韧性。为获得上述良好的性能，则应保证轴承钢内在质量具有良好的金相组织、碳化物组织的均匀分布。因此，对于高碳铬轴承钢大型锻件需要有良好的碳化物组织来保证其使用寿命，而其中锻造和锻后的热处理工艺对高碳铬轴承钢的相应性能有非常大的影响。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种高碳铬轴承钢生产中的热处理工艺，以获得具有良好碳化物组织的高碳铬轴承钢。
本发明采用的技术方案如下：
高碳铬轴承钢生产中的热处理工艺，包括锻造和锻后热处理工艺，控制加热炉的炉温为1040-1060℃；采用1400-1800吨精锻机锻造，锻造变形时，除最后一道次的拉打速度控制在1-1.5m/min外，其他各道次的拉打速度控制在3-3.5m/min。
锻造后的冷却采用鼓风加水雾冷却的强制雾冷却的方式，使锻件表面温度降至350-400℃。
锻造并冷却后依次采用正火、球化退火的方式进行热处理。
正火处理温度为910-930℃，保温时间选用1h/100mm。
进行正火处理时，先在550-660℃保温，保温时间1h/100mm；之后以不大于100℃/h的升温速率升至910-930℃进行处理。
球化退火温度采用800±10℃，保温时间为1h/100mm，炉冷后分别进行两次等温保温，温度为720±10℃，第一次保温时间1h/100mm，第二次保温时间6.5-7h/100mm。
进一步，在790-810℃保温后先炉冷至710-730℃进行第一次保温，然后空冷至500-550℃，之后再以不大于100℃/h的升温速率升至710-730℃进行第二次保温，第二次保温后以不大于40℃/h的降温速率降至400℃；再以不大于15℃/h的降温速率降至200℃出炉。
正火与球化退火处理间采用鼓风加水雾冷却的强制雾冷却。
进一步，冷却至锻件表面温度为350-400℃。
本发明提供的高碳铬轴承钢生产过程中的热处理工艺，主要在以下几方面进行了改进：①控制加热温度，以降低锻件的始锻温度和终锻温度；②采用合理的锻造速度，具体可采用1400-1800吨精锻机锻造；③锻后冷却方式，锻后严格控制冷却速度；④锻后热处理，确定其参数确保获得均匀细小的碳化物组织：通过正火可消除和减少已形成的粗大网状碳化物，改善锻造后晶粒度及消除粗大的片状珠光体。正火后再次采用轴流式鼓风机鼓风加水雾冷强制冷却，可用以消除再次析出的网状碳化物。冷却后采用球化退火工艺能使部分碳化物溶解，渗碳体以球状在组织中存在，最后形成均匀的球化组织。以GCr15材料为例，锻件规格φ≤250，网状碳化物级别≤3；φ≤300，网状碳化物级别≤4。
本发明相对于现有技术，有以下优点：
利用本发明工艺可以有效控制大型高碳铬轴承钢锻件获得均匀细小的碳化物组织，如碳化物网状可控制在4级以下且均匀分布，制成的锻件使用寿命长。
(四)附图说明
图1为实施例1的轴承钢锻后热处理的正火与球化退火工艺示意图。
(五)具体实施方式
以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1
选用高碳铬轴承钢钢种为GCr15，其中C 0.95-1.05％，Si 0.15-0.35％，Mn 0.20-0.40％，Cr 1.30-1.65％，S≤0.020％，P≤0.027％；锻件规格为φ300。
锻造和锻后热处理的工艺，包括如下工序：
在车底式燃气炉中加热，加热炉温度为1050±10℃，坯料温度允许比炉温相差±60℃，以降低坯料的始锻温度和终锻温度。在锻造过程中：采用1400吨精锻机锻造，各道次拉打速度控制在3.5m/min，最后一道次拉打速度控制在1.5m/min，终锻温度控制在800-900℃，在二次碳化物析出的两相区锻造，以破碎碳化物网状的形成。锻后冷却方式采用快速冷却方式，锻后将锻件分散摆开在料架上，并在锻件的两端分别摆放六台轴流式鼓风机鼓风加水雾冷，对锻件进行强制雾冷却，抑制网状碳化物的析出，控制锻件表面温度为350℃。锻后热处理工艺采用正火+等温球化退火工艺方式进行。正火温度为920±10℃，保温时间采用1h/100mm，正火后再次采用轴流式鼓风机鼓风加水雾冷强制雾冷却，用以消除再次析出的网状碳化物。正火后采用球化退火工艺，球化退火温度采用800±10℃，保温时间因装炉量较大，一般采用1h/100mm，使部分碳化物溶解，两次等温保温温度采用720±10℃，第一次保温时间1h/100mm，第二次保温时间6.5h/100mm，以去氢为主要目的，同时确保渗碳体以球状在组织中存在，最后形成均匀细小的球化组织。具体锻后热处理工艺见附图。
实施例2
选用高碳铬轴承钢钢种为GCr15，其中C 0.95-1.05％，Si 0.15-0.35％，Mn 0.20-0.40％，Cr 1.30-1.65％，S≤0.020％，P≤0.027％；锻件规格为φ200。
锻造和锻后热处理的工艺，包括如下工序：
在车底式燃气炉中加热，加热炉温度为1050±10℃，坯料温度允许比炉温相差±60℃，以降低坯料的始锻温度和终锻温度。在锻造过程中：采用1400吨精锻机锻造，各道次拉打速度控制在3m/min，最后一道次拉打速度控制在1m/min，终锻温度控制在800-900℃，在二次碳化物析出的两相区锻造，以破碎碳化物网状的形成。锻后冷却方式采用快速冷却方式，锻后将锻件分散摆开在料架上，并在锻件的两端分别摆放八台轴流式鼓风机鼓风加水雾冷，对锻件进行强制雾冷却，抑制网状碳化物的析出，控制锻件表面温度为400℃。锻后热处理工艺采用正火+等温球化退火工艺方式进行。正火温度为920±10℃，保温时间一般采用1h/100mm，正火后再次采用轴流式鼓风机鼓风加水雾冷强制雾冷却，迫使所有锻件均匀快速冷却，用以消除再次析出的网状碳化物。正火后采用球化退火工艺，球化退火温度采用800±10℃，保温时间因装炉量较大，采用1h/100mm，使部分碳化物溶解，两次等温温度采用720±10℃，第一次保温时间1h/100mm，第二次保温时间7h/100mm，以去氢为主要目的，同时确保渗碳体以球状在组织中存在，最后形成均匀细小的球化组织。
Claims (9)
1.高碳铬轴承钢生产中的热处理工艺，包括锻造和锻后热处理工艺，其特征在于，控制加热炉的炉温为1040-1060℃；采用1400-1800吨精锻机锻造，锻造变形时，除最后一道次的拉打速度控制在1-1.5m/min外，其他各道次的拉打速度控制在3-3.5m/min。
2.如权利要求1所述的高碳铬轴承钢生产中的热处理工艺，其特征在于，锻造后的冷却采用鼓风加水雾冷却的强制雾冷却的方式，使锻件表面温度降至350-400℃。
3.如权利要求1或2所述的高碳铬轴承钢生产中的热处理工艺，其特征在于，锻造并冷却后依次采用正火、球化退火的方式进行热处理。
4.如权利要求3所述的高碳铬轴承钢生产中的热处理工艺，其特征在于，正火处理温度为910-930℃，保温时间选用1h/100mm。
5.如权利要求4所述的高碳铬轴承钢生产中的热处理工艺，其特征在于，进行正火处理时，先在550-660℃待料后保温，保温时间1h/100mm；之后以不大于100℃/h的升温速率升至910-930℃进行处理。
6.如权利要求4或5所述的高碳铬轴承钢生产中的热处理工艺，其特征在于，球化退火温度采用790-810℃，保温时间为1h/100mm，炉冷后分别进行两次等温保温，温度为710-730℃，第一次保温时间1h/100mm，第二次保温时间6.5-7h/100mm。
7.如权利要求6所述的高碳铬轴承钢生产中的热处理工艺，其特征在于，在790-810℃保温后先炉冷至710-730℃进行第一次保温，然后空冷至500-550℃，之后再以不大于100℃/h的升温速率升至710-730℃进行第二次保温，第二次保温后以不大于40℃/h的降温速率降至400℃；再以不大于15℃/h的降温速率降至200℃出炉。
8.如权利要求3所述的高碳铬轴承钢生产中的热处理工艺，其特征在于，正火与球化退火处理间采用鼓风加水雾冷却的强制雾冷却。
9.如权利要求8所述的高碳铬轴承钢生产中的热处理工艺，其特征在于，冷却至锻件表面温度为350-400℃。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100519 |