CN107090539A - 一种轴承钢真空等温球化退火工艺 - Google Patents

一种轴承钢真空等温球化退火工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种轴承钢真空等温球化退火工艺，包括以下步骤：（1）将轴承钢零件分层排放于真空退火炉中并抽真空至1atm；（2）通入高纯氮气作为载气，将退火炉复压；（3）将退火炉升温加热至190‑200℃，再抽真空；（4）将退火炉再次升温加热至750‑780℃，并保温2‑3h，然后继续升温加热至800‑850℃，并保温150‑180min；（5）在退火炉中通入高纯氮气快速冷却至650‑670℃并保温5‑7h等温球化；（6）然后将轴承钢随炉缓慢冷却至340‑360℃，并保温1‑2h，轴承钢出炉经冷却工序冷却至170‑190℃，然后空冷至室温；本发明该工艺简单易行，生产效率高，处理后的轴承钢性能更好。

Description

一种轴承钢真空等温球化退火工艺
技术领域
本发明涉及一种热处理工艺，具体涉及一种轴承钢真空等温球化退火工艺。
背景技术
球化退火的主要目的是：使钢铁材料的金相组织中碳化物球状化，降低金属的硬度，提高金属的塑性，从而降低金属的变形抗力，使金属坯料易于塑性成形，轴承是各类设备中应用最广泛的重要部件，其质量直接影响设备性能，同时轴承钢材是影响轴承寿命的主要因素，轴承钢是适合于制作滚动轴承的滚珠、滚柱、滚针和轴承内外套圈的合金钢；由于轴承在工作时承受着极大的压力和摩擦力，因此要求轴承钢具有高而均匀的硬度和耐磨性、高的弹性极限，进而对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格，对轴承实施球化退火，能够保证轴承钢淬火效果均一、减少淬火变形、提高淬火硬度、改善工件切削性能、提高耐磨性和抗点蚀性等轴承产品质量和使用性能，因此，对轴承进行一系列处理工艺利于其性能质量的提高，有其广大的市场。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种轴承钢真空等温球化退火工艺，该工艺简单易行，生产效率高，处理后的轴承钢性能更好。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种轴承钢真空等温球化退火工艺，具体包括以下步骤：
（1）将轴承钢零件分层排放于真空退火炉中并抽真空至1atm；
（2）通入高纯氮气作为载气，将退火炉复压；
（3）将退火炉升温加热至190-200℃，再抽真空至4×102mba真空度；
（4）将退火炉再次升温加热至750-780℃，并保温2-3h，然后继续升温加热至800-850℃，并保温150-180min；
（5）在退火炉中通入高纯氮气快速冷却至650-670℃并保温5-7h等温球化；
（6）然后将轴承钢随炉缓慢冷却至340-360℃，并保温1-2h，轴承钢出炉经冷却工序冷却至170-190℃，然后空冷至室温。
本发明步骤（1）中的抽真空为预抽真空至1atm，然后回充氮气惰性气体再加热的方法，这样将加热速度提高了2-3倍，通入高纯氮气快速冷却从而使得球化的速度提高了至少3-4倍，已获得的碳化物颗粒细小、均匀≤2μm；步骤（4）中利用分段升温工艺，将退火炉再次升温加热至750-780℃，并保温2-3h，然后继续升温加热至800-850℃，并保温150-180min，降低强度，提高塑性，可促使钢稳定化，由于该工艺技术未形成高密度的位错，从而形成屈服平台，使得最终轴承钢具有更好的质量。
本发明进一步限定的技术方案为：
前述轴承钢真空等温球化退火工艺，具体包括以下步骤：
（1）将轴承钢零件分层排放于真空退火炉中并抽真空至1atm；
（2）通入高纯氮气作为载气，将退火炉复压；
（3）将退火炉升温加热至190℃，再抽真空至4×102mba真空度；
（4）将退火炉再次升温加热至750℃，并保温2h，然后继续升温加热至800℃，并保温150min；
（5）在退火炉中通入高纯氮气快速冷却至650℃并保温5h等温球化；
（6）然后将轴承钢随炉缓慢冷却至340℃，并保温1h，轴承钢出炉经冷却工序冷却至170℃，然后空冷至室温。
前述轴承钢真空等温球化退火工艺，具体包括以下步骤：
（1）将轴承钢零件分层排放于真空退火炉中并抽真空至1atm；
（2）通入高纯氮气作为载气，将退火炉复压；
（3）将退火炉升温加热至200℃，再抽真空至4×102mba真空度；
（4）将退火炉再次升温加热至780℃，并保温3h，然后继续升温加热至850℃，并保温180min；
（5）在退火炉中通入高纯氮气快速冷却至670℃并保温7h等温球化；
（6）然后将轴承钢随炉缓慢冷却至360℃，并保温2h，轴承钢出炉经冷却工序冷却至190℃，然后空冷至室温。
前述轴承钢真空等温球化退火工艺，具体包括以下步骤：
（1）将轴承钢零件分层排放于真空退火炉中并抽真空至1atm；
（2）通入高纯氮气作为载气，将退火炉复压；
（3）将退火炉升温加热至195℃，再抽真空至4×102mba真空度；
（4）将退火炉再次升温加热至760℃，并保温2h，然后继续升温加热至830℃，并保温170min；
（5）在退火炉中通入高纯氮气快速冷却至660℃并保温6h等温球化；
（6）然后将轴承钢随炉缓慢冷却至350℃，并保温1h，轴承钢出炉经冷却工序冷却至180℃，然后空冷至室温。
前述轴承钢真空等温球化退火工艺，高纯氮气为体积百分数≥99.99%的氮气。
前述轴承钢真空等温球化退火工艺，步骤（5）中快速冷却时采用冷却风管和风机。
前述轴承钢真空等温球化退火工艺，步骤（6）中的冷却工序由第一冷却工序及第二冷却工序组成，具体为：
第一冷却工序为：采用水雾或压缩空气以每秒2-5℃的冷却速度先将轴承钢冷却到250-300℃，然后再缓慢空冷至230-250℃；
第二冷却工序为：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以3-4℃/s的冷却速率将轴承钢水冷至200-210℃，然后空冷至190-200℃，再采用水冷以2.2-2.3℃/s的冷却速率将轴承钢水冷至170-190℃；
本发明冷却工序第一冷却工序采用缓慢冷却方式将空气与水雾冷却或压缩空气相结合冷却，促进极细铁素体的形成，改变了珠光体的温度转变点，使其介于层片状与粒状形貌，这种珠光体组织在稍微牺牲部分强度的同时提高了塑性；
本发明第一冷却工序缓慢冷却与后续第二冷却工序快速冷却相结合的技术方案，使原有钢中渗碳体明显碎化，但保持一定的有序排列，同时让铁素体形成连续结构，使其在形变时位错滑移变得较容易，有利于提高塑性；
本发明的有益效果是：
本发明球化后的轴承钢表面光亮，无碳化脱碳，珠光体球化率大于等于99.5%，比保护气氛等温球化退火工艺缩短工艺周期35-40%，且不采用甲醇裂解作为保护气氛，无甲醇生产消耗，也无二氧化碳气体排放量，降低成本，更环保。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种轴承钢真空等温球化退火工艺，具体包括以下步骤：
（1）将轴承钢零件分层排放于真空退火炉中并抽真空至1atm；
（2）通入高纯氮气作为载气，将退火炉复压；
（3）将退火炉升温加热至190℃，再抽真空至4×102mba真空度；
（4）将退火炉再次升温加热至750℃，并保温2h，然后继续升温加热至800℃，并保温150min；
（5）在退火炉中通入高纯氮气快速冷却至650℃并保温5h等温球化；
（6）然后将轴承钢随炉缓慢冷却至340℃，并保温1h，轴承钢出炉经冷却工序冷却至170℃，然后空冷至室温；
冷却工序由第一冷却工序及第二冷却工序组成，具体为：
第一冷却工序为：采用水雾或压缩空气以每秒2℃的冷却速度先将轴承钢冷却到250℃，然后再缓慢空冷至230℃；
第二冷却工序为：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以3℃/s的冷却速率将轴承钢水冷至200℃，然后空冷至190℃，再采用水冷以2.2℃/s的冷却速率将轴承钢水冷至170℃。
在本实施例中，高纯氮气为体积百分数≥99.99%的氮气；快速冷却时采用冷却风管和风机。
实施例2
本实施例提供一种轴承钢真空等温球化退火工艺，具体包括以下步骤：
（1）将轴承钢零件分层排放于真空退火炉中并抽真空至1atm；
（2）通入高纯氮气作为载气，将退火炉复压；
（3）将退火炉升温加热至200℃，再抽真空至4×102mba真空度；
（4）将退火炉再次升温加热至780℃，并保温3h，然后继续升温加热至850℃，并保温180min；
（5）在退火炉中通入高纯氮气快速冷却至670℃并保温7h等温球化；
（6）然后将轴承钢随炉缓慢冷却至360℃，并保温2h，轴承钢出炉经冷却工序冷却至190℃，然后空冷至室温；
冷却工序由第一冷却工序及第二冷却工序组成，具体为：
第一冷却工序为：采用水雾或压缩空气以每秒5℃的冷却速度先将轴承钢冷却到300℃，然后再缓慢空冷至250℃；
第二冷却工序为：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以4℃/s的冷却速率将轴承钢水冷至210℃，然后空冷至200℃，再采用水冷以2.3℃/s的冷却速率将轴承钢水冷至190℃。
在本实施例中，高纯氮气为体积百分数≥99.99%的氮气；快速冷却时采用冷却风管和风机。
实施例3
本实施例提供一种轴承钢真空等温球化退火工艺，具体包括以下步骤：
（1）将轴承钢零件分层排放于真空退火炉中并抽真空至1atm；
（2）通入高纯氮气作为载气，将退火炉复压；
（3）将退火炉升温加热至195℃，再抽真空至4×102mba真空度；
（4）将退火炉再次升温加热至760℃，并保温2h，然后继续升温加热至830℃，并保温170min；
（5）在退火炉中通入高纯氮气快速冷却至660℃并保温6h等温球化；
（6）然后将轴承钢随炉缓慢冷却至350℃，并保温1h，轴承钢出炉经冷却工序冷却至180℃，然后空冷至室温；
冷却工序由第一冷却工序及第二冷却工序组成，具体为：
第一冷却工序为：采用水雾或压缩空气以每秒4℃的冷却速度先将轴承钢冷却到280℃，然后再缓慢空冷至240℃；
第二冷却工序为：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以3℃/s的冷却速率将轴承钢水冷至205℃，然后空冷至195℃，再采用水冷以2.25℃/s的冷却速率将轴承钢水冷至180℃。
在本实施例中，高纯氮气为体积百分数≥99.99%的氮气；快速冷却时采用冷却风管和风机。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种轴承钢真空等温球化退火工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）将轴承钢零件分层排放于真空退火炉中并抽真空至1atm；
（2）通入高纯氮气作为载气，将所述退火炉复压；
（3）将退火炉升温加热至190-200℃，再抽真空至4×102mba真空度；
（4）将所述退火炉再次升温加热至750-780℃，并保温2-3h，然后继续升温加热至800-850℃，并保温150-180min；
（5）在所述退火炉中通入高纯氮气快速冷却至650-670℃并保温5-7h等温球化；
（6）然后将轴承钢随炉缓慢冷却至340-360℃，并保温1-2h，轴承钢出炉经冷却工序冷却至170-190℃，然后空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的轴承钢真空等温球化退火工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）将轴承钢零件分层排放于真空退火炉中并抽真空至1atm；
（2）通入高纯氮气作为载气，将所述退火炉复压；
（3）将退火炉升温加热至190℃，再抽真空至4×102mba真空度；
（4）将所述退火炉再次升温加热至750℃，并保温2h，然后继续升温加热至800℃，并保温150min；
（5）在所述退火炉中通入高纯氮气快速冷却至650℃并保温5h等温球化；
（6）然后将轴承钢随炉缓慢冷却至340℃，并保温1h，轴承钢出炉经冷却工序冷却至170℃，然后空冷至室温。
3.根据权利要求1所述的轴承钢真空等温球化退火工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）将轴承钢零件分层排放于真空退火炉中并抽真空至1atm；
（2）通入高纯氮气作为载气，将所述退火炉复压；
（3）将退火炉升温加热至200℃，再抽真空至4×102mba真空度；
（4）将所述退火炉再次升温加热至780℃，并保温3h，然后继续升温加热至850℃，并保温180min；
（5）在所述退火炉中通入高纯氮气快速冷却至670℃并保温7h等温球化；
（6）然后将轴承钢随炉缓慢冷却至360℃，并保温2h，轴承钢出炉经冷却工序冷却至190℃，然后空冷至室温。
4.根据权利要求1所述的轴承钢真空等温球化退火工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）将轴承钢零件分层排放于真空退火炉中并抽真空至1atm；
（2）通入高纯氮气作为载气，将所述退火炉复压；
（3）将退火炉升温加热至195℃，再抽真空至4×102mba真空度；
（4）将所述退火炉再次升温加热至760℃，并保温2h，然后继续升温加热至830℃，并保温170min；
（5）在所述退火炉中通入高纯氮气快速冷却至660℃并保温6h等温球化；
（6）然后将轴承钢随炉缓慢冷却至350℃，并保温1h，轴承钢出炉经冷却工序冷却至180℃，然后空冷至室温。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的轴承钢真空等温球化退火工艺，其特征在于：所述高纯氮气为体积百分数≥99.99%的氮气。
6.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的轴承钢真空等温球化退火工艺，其特征在于：步骤（5）中快速冷却时采用冷却风管和风机。
7.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的轴承钢真空等温球化退火工艺，其特征在于：步骤（6）中的冷却工序由第一冷却工序及第二冷却工序组成，具体为：
所述的第一冷却工序为：采用水雾或压缩空气以每秒2-5℃的冷却速度先将轴承钢冷却到250-300℃，然后再缓慢空冷至230-250℃；
所述的第二冷却工序为：采用水冷与空冷结合，先采用水冷以3-4℃/s的冷却速率将轴承钢水冷至200-210℃，然后空冷至190-200℃，再采用水冷以2.2-2.3℃/s的冷却速率将轴承钢水冷至170-190℃。
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