CN102758068A - GCr15钢的热处理方法 - Google Patents

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郭秋彦
陈倩
李莉
刘强
杨安志
赵福全
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Abstract

一种GCr15钢的热处理方法，包括以下步骤：将GCr15钢加热至1045-1055℃，保温0.4-0.6h后在油中进行淬火处理；冷却至室温后加热到715-725℃进行回火处理；冷却至室温后进行预热处理；加热到835-845℃，保温2-3h后在热油中进行淬火处理；冷却后在175-185℃进行低温回火处理。经工艺试验和生产实践验证，本发明的热处理方法通过对GCr15钢进行高温奥氏体化淬火和相应的终处理,得到较好的强度、硬度等力学性能，有效提高了GCr15钢的综合性能。

Description

GCr15钢的热处理方法
技术领域
本发明涉及GCr15钢热处理技术，具体涉及种改善GCr15钢综合性能的热处理方法。
背景技术
GCr15钢为常见的一种高碳合金钢，普遍应用于轴承和各种模具上。GCr15钢按正常的工艺规范进行锻造后，通常还需要进行后续的热处理。一般来讲，热处理包括预处理和终处理；常规预处理工艺为球化退火，终处理工艺为淬火、低温回火。通常的Gcr15钢球化退火工艺为780-810℃加热2-3h，710-730℃等温4-5h，炉冷至650℃以下出炉空冷，终处理工艺参数为820-840℃油淬后，150-200℃低温回火。在该热处理工艺下，可以得到良好的强度、硬度等力学性能，能满足一般零部件的使用要求，但在特殊及恶劣环境中其综合性能仍嫌不足，极大的限制了材料的应用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种新的GCr15钢的热处理方法，利用该热处理方法能够提高GCr15钢的综合力学性能。
为了实现本发明的目的，本发明提供了一种GCr15钢的热处理方法，包括以下步骤：
a．将GCr15钢加热至1045-1055℃，保温0.4-0.6h后在油中进行淬火处理；
b．冷却至室温后加热到715-725℃进行回火处理；
c．冷却至室温后进行预热处理；
d．加热到835-845℃，保温2-3h后在热油中进行淬火处理；
e．冷却后在175-185℃进行低温回火处理。
作为优选，其中步骤a中油的温度为20-40℃。
作为优选，其中步骤b中的回火时间为1.5-2.5h。
作为优选，其中步骤c中的预热温度为645-655℃，预热时间为1-3h。
作为优选，其中步骤c中预热处理的加热速率为5-10℃/min。
作为优选，其中步骤d中热油的温度为50-80℃。
作为优选，其中步骤e中的低温回火时间为2-3h。
经工艺试验和生产实践验证，本发明的热处理方法通过对GCr15钢进行高温奥氏体化淬火和相应的终处理,得到较好的强度、硬度等力学性能，有效提高了GCr15钢的综合性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例阐述本发明的内容。本领域技术人员可以理解，以下举例示出的仅用于解释本发明而非用于对其作出任何限制。
对比例
采用常规热处理工艺(即预处理为球化退火，终处理为淬火+低温回火)对GCr15零部件进行处理。预处理为随炉升温至800℃，保温2h，降至700℃，保温4h，再冷至550℃出炉空冷。终处理为随炉升温至840℃，保温1h后油淬，降至室温后在180℃保温2h，空冷至室温。
实施例1
采用改进预处理工艺和常规终处理工艺(即预处理为高温奥氏体化淬火，终处理为淬火+低温回火)对GCr15零部件进行处理。预处理为随炉升温至1050℃，保温30min后进行油淬处理，油温为20℃，冷至室温，然后加热至720℃，保温2h，冷却至室温。终处理为随炉升温至840℃，保温1h后油淬，降至室温后在180℃保温2h，空冷至室温。
实施例2
采用常规预处理工艺和改进终处理工艺(即预处理为球化退火，终处理为高温回火后预热+淬火+低温回火)对GCr15零部件进行处理。预处理为随炉升温至800℃，保温2h，降至700℃，保温4h，再冷至550℃出炉空冷。终处理为在650℃预热2h，加热至840℃保温1h，放入温度为60℃的热油中淬火，降至室温后在180℃保温2h，空冷至室温。
实施例3
采用本发明的改进的热处理工艺(即预处理为高温奥氏体化淬火，终处理为高温回火后预热+淬火+低温回火)对GCr15零部件进行处理。预处理为随炉升温至1050℃，保温30min后进行油淬处理，油温为20℃，冷却至室温，然后加热至720℃，保温2h，冷却至室温。终处理为在650℃预热2h，加热至840℃保温1h，放入温度为60℃的热油中淬火，降至室温后在180℃保温3h，空冷至室温。
实施例4
采用本发明的改进的热处理工艺(即预处理为高温奥氏体化淬火，终处理为高温回火后预热+淬火+低温回火)对GCr15零部件进行处理。预处理为随炉升温至1045℃，保温40min进行油淬处理，油温为40℃，冷却至室温，然后加热至715℃，保温1.5h，冷却至室温。终处理为在645℃预热1h，加热至835℃保温2h，放入温度为80℃的热油中淬火，降至室温后在180℃保温2h，空冷至室温。
实施例5
采用本发明的改进的热处理工艺(即预处理为高温奥氏体化淬火，终处理为高温回火后预热+淬火+低温回火)对GCr15零部件进行处理。预处理为随炉升温至1055℃，保温20min进行油淬处理，油温为30℃，冷却至室温，然后加热至725℃，保温2.5h，冷却至室温。终处理为在655℃预热3h，加热至845℃保温3h，放入温度为50℃的热油中淬火，降至室温后在180℃保温3h，空冷至室温。
表1采用不同热处理工艺得到的GCr15零部件的物理性能
Figure BDA00001940684200031
Figure BDA00001940684200041
从表1可知，采用本发明的改进的热处理工艺处理的GCr15零部件硬度可达到63HRC以上,较常规热处理工艺,弯曲强度提高达30%，冲击韧性提高了100%。
在终处理工艺相同而预处理工艺不同时,预处理为高温奥氏体化淬火的试样的综合性能高于球化退火的试样。一般而言，在终处理工艺相同预处理工艺不同时,影响冲击韧性和弯曲强度的主要因素是碳化物尺寸。粗大、不均匀的碳化物会使GCr15基体中碳浓度产生起伏,在高碳脆化区与低碳弱化区的交界处由于两处的塑变能力不同,产生应力集中,从而引起显微裂纹产生,造成冲击韧性和强度的降低。当碳化物细化后,减弱了显微裂纹产生的可能性,同时还能抑制显微裂纹的扩展,使强度和冲击韧性提高。
当预处理工艺相同而终处理工艺不同时,经过高温回火后预热淬火的试样的综合性能高于直接淬火的试样。高温回火后预热淬火处理较充分的细化了奥氏体晶粒,而细化的奥氏体晶粒会使基体中晶界增多,阻碍显微裂纹的形成和扩展,同时基体强韧性提高,从而使耐磨性得到改善。
当采用改进的热处理工艺，即预处理为高温奥氏体化淬火，终处理为高温回火后预热+淬火+低温回火，所得试样经过处理后得到的组织为针状马氏体和残余奥氏体。采用改进的热处理工艺,可获得较多的均匀、弥散分布的细小碳化物,可降低零部件开裂趋势，提高了GCr15基体的强韧性,增强了抵抗塑性变形和裂纹形成、扩展的能力,使耐磨性得到提高。测试表明，采用本发明改进的热处理工艺相比于常规热处理，其耐磨性提高了35%。

Claims (7)

1.一种GCr15钢的热处理方法，包括以下步骤：
a．将GCr15钢加热至1045-1055℃，保温20-40min后在油中进行淬火处理；
b．冷却至室温后加热到715-725℃进行回火处理；
c．冷却至室温后进行预热处理；
d．加热到835-845℃，保温1-3h后在热油中进行淬火处理；
e．冷却后在175-185℃进行低温回火处理。
2.权利要求1所述的热处理方法，其中步骤a中油的温度为20-40℃。
3.权利要求1所述的热处理方法，其中步骤b中的回火时间为1.5-2.5h。
4.权利要求1所述的热处理方法，其中步骤c中的预热温度为645-655℃，预热时间为1-3h。
5.权利要求1所述的热处理方法，其中步骤c中预热处理的加热速率为5-10℃/min。
6.权利要求1所述的热处理方法，其中步骤d中热油的温度为50-80℃。
7.权利要求1所述的热处理方法，其中步骤e中的低温回火时间为2-3h。
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