CN104004889B - 轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的制备轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂，由以下重量份的原料制备而成：硼砂5-10份；模数1.5水玻璃5-15份；消泡剂1-3份；水72-89份。制备时先将水加热至60-70℃，加入硼砂搅拌溶解，待其完全溶解后，加入消泡剂，搅匀后逐步加入模数1.5水玻璃搅拌均匀即可。本发明中的防脱碳剂可在轴承钢表面形成一层致密的化学保护膜，防止因热处理造成轴承钢表面形成脱碳层，从而可以减少磨削余量20-30％，从而提高加工效率。由于钢材表面的致密化学保护膜，可以隔绝热处理后放置过程中氧和水汽对表面的侵蚀，减少或免于防锈处理。本发明尤其适合网带炉热处理。
Description
技术领域
本发明涉及轴承制备技术领域，特别涉及一种制备轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂。
背景技术
制备轴承用的轴承钢是过共析钢，碳含量范围为0.95％～1.05％，凡是钢材中碳含量低于0.95％的部分均应看做是脱碳。脱碳又分为全脱碳层和部分脱碳层。全脱碳层即钢的表面脱碳之后，全部丧失碳素的区域，表现为全部铁素体组织。部分脱碳层，指钢的表面脱碳后，部分丧失碳素的区域，即除全部脱碳层外其组织与基体组织有差异的区域。包括亚析层(珠光体+铁素体)和共析层(珠光体)，又称半脱碳层或过渡层。
钢材在加热以及随后的冷却过程中，很容易产生脱碳。如果脱碳层不好，会造成制备的轴承强度不够，影响到轴承的使用寿命。
热处理技术广泛用于调控钢制工件的力学性能。在高温的氧化性气氛下，钢铁材料在热处理时不可避免的会与环境中的氧气发生作用，造成基体的氧化、脱碳以及合金元素的贫化等。基体的氧化和脱碳制约了成材的表面质量，降低了成材率和加热炉的作业率。
一般情况下，为了保证钢铁材料的质量，需要用高压水将基体表面的氧化铁皮除去。对于轴承钢，不仅要除鳞，还要采用机械切削除去脱碳层，造成了资源和能源的极大浪费。为此，针对钢铁材料热处理时的氧化和脱碳，一般需采取一定的防护措施，如控制加热温度及时间、控制加热炉气氛、合理安排工艺路线及留放加工余量、采用覆盖物及保护涂料等。其中，涂层保护使用方便、成本较低，是国内大部分钢铁企业优先选择的方法。
目前的涂层保护技术，主要是基于两种不同的防护机理。一种是依靠高温下在钢坯表面形成粘流态保护层的屏蔽型机理，如中国专利CN101210121A；另一种是通过改变氧化皮的结构生成致密改性氧化皮，使得氧化皮的结构和性能得到改善，从而起到高温防护的反应型防护机理，如中国专利CN101462857A。
目前，用于轴承钢的高温防护涂料综合性能不好，尤其是在高于1200℃时，用于高碳铬轴承钢且同时具备防氧化和防脱碳功能的涂料还很欠缺。
中国专利CN101486848A公布了一种用于不锈钢、耐热钢的高温防氧化防脱碳涂料，主要成分为玻璃料、粘土、滑石粉，其防护温度范围在900℃～1200℃。中国专利CN1632137A公布了一种防止钢制工件在热处理时氧化/脱碳的涂料，主要由TiO2、Al2O3、SiO2、玻璃粉、增强型碳粉和粘结剂组成，其防护温度范围在800℃～1200℃。上述两种涂料存在的共同缺陷是防护温度均在1200℃以下，不适用于1200～1300℃高温段的防护。中国专利CN101624643A公布了一种用于温热成形生产过程中具有防止钢板氧化和脱碳的涂料，该涂料由于采用了纳米原料，使得这种涂料的成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于针对现有轴承钢高温防护涂料综合性能不好，尤其是在高于1200℃时，用于高碳铬轴承钢且同时具备防氧化和防脱碳功能的涂料所存在的缺陷而提供一种防护温度高的制备轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂。
本发明所要解决的技术问题之二在于提供上述制备轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂的制备方法。
本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
制备轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂，由以下重量份的原料制备而成：
上述制备轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂的制备方法，是先将水加热至60-70℃，加入硼砂搅拌溶解，待其完全溶解后，加入消泡剂，搅匀后逐步加入模数1.5水玻璃搅拌均匀即可。
使用时将其加热到60-70℃，然后浸泡待热处理的轴承钢材料，时间为20-30分钟，待其干燥后直接进行热处理。
本发明中的防脱碳剂可在轴承钢表面形成一层致密的化学保护膜，防止因热处理造成轴承钢表面形成脱碳层，从而可以减少磨削余量20-30％，从而提高加工效率。由于钢材表面的致密化学保护膜，可以隔绝热处理后放置过程中氧和水汽对表面的侵蚀，减少或免于防锈处理。本发明尤其适合网带炉热处理。
本发明的制备轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂粉料在800～1300℃下呈现烧结态，利用在钢表面上生成致密结构的原理有效降低钢表面的氧化，粉料中的碳粉先于钢中的碳进行氧化反应，达到有效降低钢脱碳的目的；
本发明的制备轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂涂料粉料在冷却过程中由于热膨胀系数和高碳铬轴承钢有很大差异，能保证涂层自然剥落，剥落后的轴承钢表面仍具有原有金属光泽，钢表层化学成分基本不变。
具体实施方式
实施例1
制备轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂，由以下重量份的原料制备而成：
上述制备轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂的制备方法，是先将水加热至60-70℃，加入硼砂搅拌溶解，待其完全溶解后，加入消泡剂，搅匀后逐步加入模数1.5水玻璃搅拌均匀即可。
用Φ10的GCr15轴承圆钢试样进行实验，初始的钢样无脱碳层，每个试样的高度为50mm，将试样先在加热炉中加热到400℃～500℃,除去表面的油污，用稀盐酸溶液清洗表面的残余污垢和铁锈，然后用超声波震荡水洗三次，干燥后备用。
将本实施例的制备轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂加热到60-70℃，然后浸泡干燥后的试样，时间为20-30分钟，待其干燥后直接进行热处理。热处理过程是以10℃/min的升温速度升至1250℃。考察试样的防脱碳效果。结果见表1，在冷却的过程中，涂层易剥落，防脱碳效果符合GB/T18254-2002标准中对脱碳层厚度的要求。
实施例2
制备轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂，由以下重量份的原料制备而成：
其余同实施例1，结果见表1。
实施例3
制备轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂，由以下重量份的原料制备而成：
其余同实施例1，结果见表1。
表1
| 试样 | 烧损率(％) | 防氧化效果(％) | 总脱层层厚度(μm) |
| 实施例1 | 6.10 | 58.95 | 148 |
| 实施例2 | 6.22 | 57.85 | 138 |
| 实施例3 | 6.15 | 58.75 | 145 |
| 无涂层试样 | 25.74 | 827 |
Claims (1)
1.制备轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
所述的制备轴承用的轴承钢热处理防脱碳剂的制备方法，是先将水加热至60-70℃，加入硼砂搅拌溶解，待其完全溶解后，加入消泡剂，搅匀后逐步加入模数1.5水玻璃搅拌均匀即可。
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