CN106222544B - 环形锻件及其热处理方法 - Google Patents

环形锻件及其热处理方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种环形锻件及其热处理方法，该热处理方法，包括：(1)、锻造后正火工艺热处理；(2)、第一次回火调质热处理；(3)、第二次回火调质热处理。发明采用两次回火调质热处理工艺延长了回火保温时间并采用快速水冷工艺，使得马氏体与残留奥氏体转变更加充分，并且抑制了回火脆性，提高了调质后锻件的低温冲击韧性指标，满足大型轴承套圈的技术要求。

Description

环形锻件及其热处理方法
技术领域
本申请涉及一种环形锻件及其热处理方法，特别应用于钢轴承套圈，其尺寸为：外径×内径×厚度＝2248mm×1674mm×320mm。
背景技术
在中碳低合金高强度钢中，Ni、Cr等合金元素的加入使其具有良好的淬透性，并提高铁素体的强度和韧性。强碳化合物形成元素Mo的加入可提高钢的回火稳定性、细化晶粒使钢在服役环境中具有一定的冲击韧性及抗疲劳强度。
对于有效厚度较大的大型锻件，产品的性能主要受材料的锻造工艺、锻后预备热处理及最终热处理的组织状态影响。为了获得良好的综合力学性能，尤其是较高的低温冲击韧性，必须制定与工件相适应的热处理工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环形锻件及其热处理方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请实施例公开一种环形锻件，应用于钢轴承套圈，该环形锻件的外径×内径×厚度＝2248mm×1674mm×320mm，其化学成分按照质量分数包括：
所述环形锻件满足：抗拉强度Rm≥950MPa；塑性延伸强度Rp0.2≥850MPa；冲击吸收能量KV2(-40℃)≥60J；表面硬度265～300HBW。
本申请还公开了一种上述环形锻件的热处理方法，包括：
(1)、锻造后正火工艺热处理
在≤180℃/h升温速度下升温至640～660℃；
保持温度对锻件热处理3h；
在≤180℃/h升温速度下升温至840～860℃；
保持温度对锻件热处理8h；
空冷至室温；
(3)、第一次调质热处理
淬火工艺：
在≤180℃/h升温速度下升温至640～660℃；
保持温度对锻件热处理3h；
在≤180℃/h升温速度下升温至840～860℃；
保持温度对锻件热处理8h；
出炉预冷至810℃；
介质水冷至室温；
回火工艺：
在≤150℃/h升温速度下升温至555～575℃；
保持温度对锻件热处理12h；
水冷至室温。
优选的，在上述的环形锻件的热处理方法中，还包括步骤：
(3)、第二次回火调质热处理
淬火工艺：
在≤180℃/h升温速度下升温至640～660℃；
保持温度对锻件热处理3h；
在≤180℃/h升温速度下升温至840～860℃；
保持温度对锻件热处理8h；
出炉预冷至810℃；
介质水冷至室温；
第一次回火工艺：
在≤150℃/h升温速度下升温至555～575℃；
保持温度对锻件热处理12h；
水冷至室温。
第二次回火工艺：
在≤150℃/h升温速度下升温至555～575℃；
保持温度对锻件热处理8h；
水冷至室温。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用两次回火调质热处理工艺延长了回火保温时间并采用快速水冷工艺，使得马氏体与残留奥氏体转变更加充分，并且抑制了回火脆性，提高了调质后锻件的低温冲击韧性指标，满足大型轴承套圈的技术要求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本发明具体实施例中锻件的热处理的流程图。
图2所示为本发明具体实施例中第一次回火调质后锻件的SEM照片；
图3所示为本发明具体实施例中第二次回火调质后锻件的SEM照片。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
用于钢轴承套圈的环形锻件采用钢锭经多次墩粗、拔长、冲孔后由碾环机轧制成型。
环形锻件所采用的材质的化学成分按照质量分数包括：
该材质的钢碳当量CEV＝0.63，AC3在780℃左右，可以进行水淬，考虑到材质的钢合金元素含量高，产品有效截面较大，内部偏析不可避免，根据设备实际情况及材料特性，淬火的加热温度取加热温度的上限，淬火温度提高至850℃左右。
具体地，结合图1所示，锻件的热处理方法包括：
(1)、锻造后正火工艺热处理
在≤180℃/h升温速度下升温至640～660℃；
保持温度对锻件热处理3h；
在≤180℃/h升温速度下升温至840～860℃；
出炉空冷至室温；
(2)、第一次调质热处理
淬火工艺：
在≤180℃/h升温速度下升温至640～660℃；
保持温度对锻件热处理3h；
在≤180℃/h升温速度下升温至840～860℃；
保持温度对锻件热处理8h；
出炉预冷至810℃；
介质水冷至室温；
回火工艺：
在≤150℃/h升温速度下升温至555～575℃；
保持温度对锻件热处理12h；
水冷至室温。
结合图2所示，第一次回火调质热处理后钢锻件没有出现热处理裂纹，调质后的组织为回火索氏体+部分铁素体+少量的贝氏体，晶粒度6级。其力学性能测试结果参表1。
表1
Rm/MPa Rp0.2/MPa A/％ Z％ KV2(-40℃)/J 表面硬度/HBW
1054 987.9 15.96 57.28 51/49/48 310
由表1可知，经一次调质热处理后，锻件的强度可满足技术要求，但是低温冲击吸收量低于技术要求值。
(3)、第二次回火调质热处理
淬火工艺：
在≤180℃/h升温速度下升温至640～660℃；
保持温度对锻件热处理3h；
在≤180℃/h升温速度下升温至840～860℃；
保持温度对锻件热处理8h；
出炉预冷至810℃；
介质水冷至室温；
第一次回火工艺：
在≤150℃/h升温速度下升温至555～575℃；
保持温度对锻件热处理12h；
水冷至室温。
第二次回火工艺：
在≤150℃/h升温速度下升温至555～575℃；
保持温度对锻件热处理8h；
水冷至室温。
经过第二次调质热处理后，锻件的力学性能测试结果参表2。
表2
Rm/MPa Rp0.2/MPa A/％ Z％ KV2(-40℃)/J 表面硬度/HBW
1051 909.8 18.36 59.32 77/76/83 322
由表2可知，相对于一次调质热处理，在抗拉强度变化不大的基础上，断后伸长率、断面收缩率略有提高，低温冲击韧性明显提高，综合性能良好，完全满足技术要求。
结合图3所示，从其显微组织照片可以看出，调质后的组织为均匀的回火索氏体，晶粒度7级。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (1)

1.一种环形锻件的热处理方法，其特征在于，环形锻件，应用于钢轴承套圈，该环形锻件的外径×内径×厚度＝2248mm×1674mm×320mm，其化学成分按照质量分数(wt％)包括：
C 0.40～0.45；
Mn 0.60～0.80；
Si 0.17～0.37；
P≤0.025；
S≤0.03；
Cr 1.00～1.20；
Mo 0.15～0.30；
Ni 0.50～0.70；
Al 0.015～0.045；
余量为Fe，
所述环形锻件满足：抗拉强度Rm≥950MPa；塑性延伸强度Rp0.2≥850MPa；冲击吸收能量KV2(-40℃)≥60J；表面硬度265～300HBW，处理方法包括：
(1)、锻造后正火工艺热处理
在≤180℃/h升温速度下升温至640～660℃；
保持温度对锻件热处理3h；
在≤180℃/h升温速度下升温至840～860℃；
保持温度对锻件热处理8h；
空冷至室温；
(2)、第一次调质热处理
淬火工艺：
在≤180℃/h升温速度下升温至640～660℃；
保持温度对锻件热处理3h；
在≤180℃/h升温速度下升温至840～860℃；
保持温度对锻件热处理8h；
出炉预冷至810℃；
介质水冷至室温；
回火工艺：
在≤150℃/h升温速度下升温至555～575℃；
保持温度对锻件热处理12h；
水冷至室温；
(3)、第二次回火调质热处理
淬火工艺：
在≤180℃/h升温速度下升温至640～660℃；
保持温度对锻件热处理3h；
在≤180℃/h升温速度下升温至840～860℃；
保持温度对锻件热处理8h；
出炉预冷至810℃；
介质水冷至室温；
第一次回火工艺：
在≤150℃/h升温速度下升温至555～575℃；
保持温度对锻件热处理12h；
水冷至室温；
第二次回火工艺：
在≤150℃/h升温速度下升温至555～575℃；
保持温度对锻件热处理8h；
水冷至室温。
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