CN103233101A

CN103233101A - GCr15轴承钢的热处理方法

Info

Publication number: CN103233101A
Application number: CN2013101207264A
Authority: CN
Inventors: 郭秋彦; 陈倩; 李莉; 刘强; 杨安志; 赵福全
Original assignee: Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd; Zhejiang Geely Automobile Research Institute Co Ltd; Zhejiang Geely Automobile Research Institute Co Ltd Hangzhou Branch
Current assignee: Zhejiang Geely Holding Group Co Ltd; Zhejiang Geely Automobile Research Institute Co Ltd; Zhejiang Geely Automobile Research Institute Co Ltd Hangzhou Branch
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2013-08-07

Abstract

一种GCr15轴承钢的热处理方法，在加工GCr15轴承钢坯料制成零件之前先进行球化退火步骤；再对制成的零件进行淬火步骤和第一次低温回火步骤；在淬火步骤和第一次低温回火步骤之后，对零件进行冷处理步骤；并对经冷处理步骤的零件进行第二次低温回火步骤。此GCr15轴承钢的热处理方法可提高轴承零件的尺寸稳定性，延长轴承零件的使用寿命。

Description

GCr15轴承钢的热处理方法

技术领域

本发明涉及一种钢材料的热处理工艺，尤其是一种GCr15轴承钢的热处理方法。

背景技术

GCr15轴承钢是一种合金含量较少的高碳铬轴承钢，因其经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能而广泛的应用于各类轴承。

目前，传统的轴承加工工艺是在GCr15轴承钢毛坯棒料进行粗加工之前先进行包括淬火步骤与高温回火步骤的调质处理工序，之后再对加工成的零件进行淬火和低温回火等步骤。但是，在传统的的轴承的加工工艺中，通常在调质处理工序中毛坯棒料会产生了形状不规则的淬火裂纹，有的淬火裂纹甚至贯穿整个毛坯棒料。此外，传统的的轴承的加工工艺还容易产生残余奥氏体，使得轴承在使用运行过程中容易出现残余奥氏体向马氏体的转变，造成轴承体积膨胀而形成内应力，从而出现轴承的尺寸不稳定，导致轴承的寿命变短。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种GCr15轴承钢热处理方法，有利于提高轴承的尺寸稳定性并延长轴承的使用寿命。

本发明提供一种GCr15轴承钢的热处理方法，在加工GCr15轴承钢坯料制成零件之前先进行球化退火步骤；然后对制成的零件进行淬火步骤和第一次低温回火步骤；在淬火步骤和第一次低温回火步骤之后，对零件进行冷处理步骤；并对经冷处理步骤的零件进行第二次低温回火步骤。

本发明的有益效果是，本发明GCr15轴承钢的热处理方法在加工GCr15轴承钢坯料制成零件之前先通过球化退火步骤可充分消除网状二次渗碳体并使碳化物分布变得均匀，且能使片状珠光体发生球化效应，消除了GCr15轴承钢坯料的组织缺陷，有效防止了裂纹的产生。此外，本发明GCr15轴承钢的热处理方法通过在淬火步骤和第一次低温回火步骤之后进行冷处理步骤，可以使淬火步骤与第一次低温回火步骤后形成的残余奥氏体几乎全部转变成马氏体，因此可进一步避免轴承零件产生微裂纹，并提高轴承零件的尺寸稳定性，从而延长GCr15轴承零件的使用寿命。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举实施例，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明第一实施例的GCr15轴承钢的热处理方法的流程图。

图2是本发明第二实施例的GCr15轴承钢的热处理方法的流程图。

110、210：球化退火步骤 120、220：粗加工步骤

130、230：淬火步骤 140、240：第一次低温回火步骤

150、250：冷处理步骤 160、260：第二次低温回火步骤

170、270：精加工步骤 180、280：稳定化热处理步骤

212：第一次球化退火步骤 214：第二次球化退火步骤

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的GCr15轴承钢的热处理方法的具体实施方式、特征及其功效，详细说明如下。有关本发明的前述及其它技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，并非用来对本发明加以限制。

图1是本发明第一实施例的GCr15轴承钢的热处理方法的流程图。在本实施例中，是利用GCr15轴承钢毛坯料经过一系列的热处理和加工工序制成轴承零件。GCr15轴承钢的主要成分含量包括质量百分比1.40%～1.65%的铬（Cr），0.95%～1.05%的碳（C），0.25%～0.45%的锰（Mn），0.15%～0.35%的硅（Si）。

请参阅图1，GCr15轴承钢的热处理方法，首先是对GCr15轴承钢坯料进行球化退火步骤110。在本实施例中，GCr15轴承钢坯料例如是尺寸为Φ50×200的GCr15轴承钢毛坯棒料。球化退火步骤110首先将GCr15轴承钢坯料加热到为780～820℃后进行保温，保温时间为1～3小时，然后再在炉内冷却并降温到680～700℃并保温，保温时间为1～3小时，接着将GCr15轴承钢坯料再升温至780～820℃后进行保温，保温时间为1～3小时，之后再在炉内冷却至600℃以下，并出炉空冷。通过球化退火步骤110，一方面可以降低GCr15轴承钢坯料的硬度，以使GCr15轴承钢坯料的硬度可控制在160～200布氏硬度（HB），另一方面也可以获得均匀分布的细粒状珠光体，为后续的淬火等步骤做好准备。

在球化退火步骤110之后，进行加工步骤120，在本实施例中，GCr15轴承钢坯料经过粗加工制成零件例如是轴承。

然后，对经过加工步骤120制成的零件直接进行淬火步骤130和第一次低温回火步骤140。本实施例中，淬火步骤130是在真空条件下进行，淬火介质例如为油，淬火温度是830～850℃。第一次低温回火步骤140是对经过淬火步骤130的零件进行的，回火温度为160～180℃，回火保温时间为4～6小时，出炉后空冷。需要注意的是，保温时间可根据零件的大小和装炉量而定，只要保温时间上能保证零件热透即可。

在淬火步骤130和第一次低温回火步骤140之后，直接对零件进行冷处理步骤150，冷处理步骤150是直接将零件降温冷却至-50～-130℃。通过冷处理步骤150，可以使淬火步骤130与第一次低温回火步骤140后形成的残余奥氏体几乎全部转变成了马氏体，因此避免了零件产生微裂纹和时效变形现象，有利于提高轴承零件的尺寸稳定性，从而延长GCr15轴承零件的使用寿命。

接着，对经冷处理步骤150的零件进行第二次低温回火步骤160。第二次低温回火步骤160可与第一次低温回火步骤140的工艺一致。本实施例中，第二次低温回火步骤160与第一次低温回火步骤140的工艺略有不同，第二次低温回火步骤160的回火温度为120～150℃，保温时间为4～6小时，出炉后空冷。第二次低温回火步骤160有利于消除零件表面的残余应力。

需要注意的是，在第二次低温回火步骤160之后，可进行精加工步骤170。在精加工步骤170之后，可对零件进行稳定化热处理步骤180。本实施例中，稳定化热处理步骤180是加热零件至热处理温度为120～150℃并保温4～6小时，之后出炉后空冷。通过稳定化热处理步骤180，可消除精加工步骤170中产生的热应力。经过上述步骤之后，即完成了零件例如轴承的热处理及加工制作，即可入库备用。

图2是本发明第二实施例的GCr15轴承钢的热处理方法的流程图。请参阅图2，本实施例中，GCr15轴承钢的热处理方法包括球化退火步骤210，加工步骤220，淬火步骤230、第一次低温回火步骤240，冷处理步骤250，第二次低温回火步骤260、精加工步骤270以及稳定化热处理步骤280。第二实施例的GCr15轴承钢的热处理方法与第一实施例的GCr15轴承钢的热处理方法大致相同，二者的却别在于，第二实施例的GCr15轴承钢的热处理方法的球化退火步骤210包括连续进行的第一次球化退火步骤212以及第二次球化退火步骤214。第一次球化退火步骤212是先GCr15轴承钢坯料加热到为780～820℃后保温1～3小时，然后在炉内冷却到680～700℃并保温1～3小时，之后将GCr15轴承钢坯料再升温至780～820℃后保温1～3小时,然后再在炉内冷却至600℃以下并出炉空冷。第二次球化退火步骤214在第一次球化退火步骤212之后进行，与第一次球化退火步骤212相同，在此不再赘述。本实施例中，进行二次球化退火有助于更好的充分消除了网状二次渗碳体并使碳化物分布变得均匀，且能使片状珠光体发生球化效应，消除了GCr15轴承钢坯料的组织缺陷。

综上所述，本发明GCr15轴承钢的热处理方法在加工GCr15轴承钢坯料制成零件之前先通过球化退火步骤可充分消除网状二次渗碳体并使碳化物分布变得均匀，且能使片状珠光体发生球化效应，消除了GCr15轴承钢坯料的组织缺陷，有效防止了裂纹的产生。此外，本发明GCr15轴承钢的热处理方法通过在淬火步骤和第一次低温回火步骤之后进行冷处理步骤，可以使淬火步骤与第一次低温回火步骤后形成的残余奥氏体几乎全部转变成马氏体，因此可进一步避免轴承零件产生微裂纹，并提高轴承零件的尺寸稳定性，从而延长GCr15轴承零件的使用寿命，改善轴承零件的综合性能。

以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种GCr15轴承钢的热处理方法，其特征在于，其包括：

在加工GCr15轴承钢坯料制成零件之前进行球化退火步骤；

对该零件进行淬火步骤和第一次低温回火步骤；

在该淬火步骤和该第一次低温回火步骤之后，对该零件进行冷处理步骤；以及

对经该冷处理步骤的该零件进行第二次低温回火步骤。

2.如权利要求1所述的GCr15轴承钢的热处理方法，其特征在于，该球化退火步骤是先将该GCr15轴承钢坯料加热到780～820℃后保温1～3小时，然后再炉内冷却到680～700℃并保温1～3小时，之后将该GCr15轴承钢坯料再升温至780～820℃后保温1～3小时，然后再炉内冷却至600℃以下并出炉空冷。

3.如权利要求1所述的GCr15轴承钢的热处理方法，其特征在于，该球化退火步骤包括连续进行的第一次球化退火步骤以及第二次球化退火步骤，该第一次球化退火步骤以及该第二次球化退火步骤分别是先将该GCr15轴承钢坯料加热到为780～820℃后保温1～3小时，然后再炉内冷却到680～700℃并保温1～3小时，之后将该GCr15轴承钢坯料再升温至780～820℃后保温1～3小时,然后再炉内冷却至600℃以下并出炉空冷。

4.如权利要求1所述的GCr15轴承钢的热处理方法，其特征在于，该淬火步骤的淬火温度是830～850℃，淬火介质为淬火油。

5.如权利要求1所述的GCr15轴承钢的热处理方法，其特征在于，该第一次低温回火步骤的回火温度为160～180℃，保温时间为4～6小时。

6.如权利要求1所述的GCr15轴承钢的热处理方法，其特征在于，该冷处理步骤为将该零件降温冷却至-50～-130℃。

7.如权利要求1所述的GCr15轴承钢的热处理方法，其特征在于，该第二次低温回火步骤的回火温度为120～150℃，保温时间为2～4小时。

8.如权利要求1所述的GCr15轴承钢的热处理方法，其特征在于，在该第二次低温回火步骤之后，更包括对该零件进行精加工步骤。

9.如权利要求8所述的GCr15轴承钢的热处理方法，其特征在于，在该精加工步骤之后，更包括对该零件进行稳定化热处理步骤。

10.如权利要求9所述的轴承钢热处理方法，其特征在于，该稳定化热处理步骤是加热该零件至热处理温度120～150℃，保温4～6小时后出炉后空冷。