CN103320583A - 一种GCr15轴承钢球化退火热处理工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轴承钢球化退火热处理工艺方法，尤其涉及一种缩短GCr15轴承钢球化退火热处理时间及提高碳化物球化率及分布均匀性的热处理工艺方法。一种GCr15轴承钢球化退火热处理工艺方法，包括：（1）将轧态的GCr15轴承钢钢材经5-15℃/s快速感应加热升温至700-720℃后并保温5-10分钟后空冷；（2）将冷却后的钢材放入球化退火炉内球化退火；球化退火制度为随炉升温至780℃保温40分钟，然后以20℃/小时冷至700℃出炉空冷。本发明能缩短GCr15轴承钢球化退火热处理时间，提高轴承钢碳化物球化率及分布均匀性，很好地满足了中国国家标准和用户的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴承钢球化退火热处理工艺方法，尤其涉及一种缩短GCr15轴承钢球化退火热处理时间及提高碳化物球化率及分布均匀性的热处理工艺方法。
背景技术
轴承钢使用广泛，由于其具备很高的接触疲劳和耐磨性能，使得轴承钢应用在各行各业，大到轧机的轴承，小到微型马达里的轴承，轴承钢无所不在。轴承钢的接触疲劳和耐磨性能主要决定于组织中的碳化物。碳化物的现状、大小、分布均匀性极大地影响上述性能。一般轴承钢都需经过球化退火后使用，这时的碳化物基本上呈球状质点分布在铁素体基体中。但轴承钢球化退火热处理需要在退火炉内保温较长时间，以使层片状碳化物打断、部分溶解并球化。一般球化退火需要保温4-5小时甚至更长。碳化物球化率是影响轴承钢使用寿命的一个关键指标。
经检索，大部分球化退火热处理专利还是采用常规球化退火炉，保温温度和时间各异，总体来讲，球化退火时间较长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种GCr15轴承钢球化退火热处理工艺方法，该热处理工艺方法能缩短GCr15轴承钢球化退火热处理时间，提高轴承钢碳化物球化率及分布均匀性。
为了实现上述目的，本发明是这样实现的：
一种GCr15轴承钢球化退火热处理工艺方法，包括以下步骤：
（1）将轧态的GCr15轴承钢钢材经5-15℃/s快速感应加热升温至700-720℃后并保温5-10分钟后空冷；
（2）将冷却后的钢材放入球化退火炉内球化退火；球化退火制度为随炉升温至780℃保温40分钟，然后以20℃/小时冷至700℃出炉空冷。
本发明所述球化退火热处理工艺过程对轴承钢原材料的加热、轧制及冷却工艺无特殊要求，凡是满足国家标准要求的轴承钢轧材均可采用本发明的工艺进行球化退火。但本发明热处理工艺的感应加热预处理阶段可安排在轴承钢轧后冷却阶段尚有余温时立即在线实施，以提高效率和节省能源，但感应加热前的轴承钢温度不高于600℃。当然也可在轧制冷却结束之后的任意时间从室温下开始升温进行感应加热预处理。
下面对本发明的主要工艺控制过程对GCr15轴承钢碳化物球化率及分布的影响作详细叙述。
热处理工艺过程对轴承钢产品的影响：
感应加热预处理：感应加热可以做到升温速度快，本发明采用的感应加热速度为5-15℃/s，从室温20℃升温至720℃仅需46.7-140s，加上保温5-10分钟，球化退火预处理时间仅为6-13分钟，效率非常高，且感应加热热效率高达80-85%。如果轴承钢轧材尚有余温，则感应加热时间更短。感应加热炉短时间加热和保温，将轧态的层片状碳化物局部迅速打断溶解并析出细小球状碳化物形核核心，为后续常规球化退火炉内退火做好了组织准备。
后续球化退火处理：后续球化退火在常规退火炉内进行，与现有轴承钢球化退火炉无差别。退火制度为随炉升温至780℃保温40分钟，然后以20℃/小时冷至700℃出炉空冷。后续球化退火的目的是使得经过前面预处理后的部分溶解的层片状碳化物继续溶解和形核，前面已经形核的核心碳化物质点可继续长大，两步热处理后的最终碳化物分布较传统球化退火热处理得到的碳化物形核更多，分布更均匀，且达到100%球化率的时间大大缩短。
本发明轴承钢球化退火热处理工艺与对比球化退火热处理工艺参数见表1。
表1 本发明球化退火热处理工艺与现有常规球化退火热处理工艺参数比较
本发明通过采用快速感应加热炉短时间加热和保温，将轧态的层片状碳化物局部迅速打断溶解并析出细小球状碳化物形核核心，为后续在常规球化退火炉内球化退火热处理做组织准备。这种短时间快速感应加热预处理缩短了轴承钢钢材总体的球化退火时间，提高了球化率，且碳化物尺寸和分布比常规球化退火热处理的到的要细小和均匀。提高了轴承钢球化退火效率，改善了轴承钢碳化物分布状态，提高了接触疲劳和耐磨损性能，满足了轴承相关行业对轴承钢的较高要求。
采用本发明的轴承钢球化退火工艺方法得到的轴承钢，其钢材球化率高，碳化物质点分布均匀，很好地满足了中国国家标准和用户的要求。
附图说明
图1是直径25mm轴承钢采用本发明球化退火工艺（碳化物100%球化）得到的典型金相组织照片。
图2是直径25mm轴承钢采用现有球化退火工艺（碳化物50%球化）得到的典型金相组织照片。
图3是直径25mm轴承钢采用本发明球化退火工艺（碳化物100%球化）得到的球化组织SEM电镜照片。
图4是直径25mm轴承钢采用现有球化退火工艺（碳化物50%球化）得到的球化组织SEM电镜照片。
具体实施方式
以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。实施例钢材的球化退火工艺与对比工艺（现有轴承钢球化退火工艺）见表2。
表2 本发明实施例球化退火工艺与对比工艺（现有轴承钢球化退火工艺）参数
实施例1-7均采用快速感应加热并短时间保温作为球化退火预处理，后续球化退火制度与对比工艺1相同，此时采用预处理的轴承钢均100%球化，但未采用预处理的轴承钢只有50%碳化物完成球化。对比工艺方案2将球化退火时间延长至8小时左右，此时才能获得100%球化的组织。可见，采用预处理的轴承钢在短时间内获得了较好的球化组织，球化退火总体效率较现有常规工艺大幅提高。
同时，参见图1至图4，图1是直径25mm轴承钢采用本发明球化退火工艺（碳化物100%球化）得到的典型金相组织照片，图2是直径25mm轴承钢采用现有球化退火工艺（碳化物50%球化）得到的典型金相组织照片，图3是直径25mm轴承钢采用本发明球化退火工艺（碳化物100%球化）得到的球化组织SEM电镜照片，图4是直径25mm轴承钢采用现有球化退火工艺（碳化物50%球化）得到的球化组织SEM电镜照片。
从以上实施例可以看出，采用本发明的球化退火工艺后，成品钢材的碳化物提高，球状碳化物分布更加均匀，满足了客户的较高要求。
Claims (3)
1.一种GCr15轴承钢球化退火热处理工艺方法，其特征是：包括以下步骤：
（1）将轧态的GCr15轴承钢钢材经5-15℃/s快速感应加热升温至700-720℃后并保温5-10分钟后空冷；
（2）将冷却后的钢材放入球化退火炉内球化退火；球化退火制度为随炉升温至780℃保温40分钟，然后以20℃/小时冷至700℃出炉空冷。
2.根据权利要求1所述的GCr15轴承钢球化退火热处理工艺方法，其特征是：所述步骤1中的轧态的GCr15轴承钢钢材温度不高于600℃。
3.根据权利要求1所述的GCr15轴承钢球化退火热处理工艺方法，其特征是：所述步骤1中的轧态的GCr15轴承钢钢材温度为室温。
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