CN107400769A - 一种轴承钢热处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轴承钢热处理工艺，涉及机械加工技术领域，包括以下步骤：1)正火；将轴承钢工件快速感应加热升温，待工件透热后保温40‑60min，再空冷至室温；2)球化退火：将轴承钢工件进行二次循环球化退火处理；3)淬火：将承钢工件经两次升温后油冷；4)低温回火：将轴承钢工件升温至160℃～180℃，保温2h‑3h后随炉空冷；5)二次回火：将轴承钢工件升温120℃～160℃，保温1h～2h，出炉空冷即可。该种热处理工艺提高了成品轴承钢工件的硬度、强度以及使用寿命，应用领域广泛，适宜推广应用。

Description

一种轴承钢热处理工艺
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种轴承钢热处理工艺。
背景技术
现有的轴承钢热处理工艺中常出现的问题是退火速度过快，导致轴承钢的脆硬性较强，在制作成轴承后，由于轴长期的作旋转运动，使轴承所承担的不只是只有轴向力，还有一部分径向力，该径向力与轴承发生撞击，轴承在使用一段时间后会有断裂的状况发生。又由于轴承钢热处理过程中，只经历一次淬火和低温回火，使轴承钢的强度、硬度、耐磨性与抗疲劳性能均相对较差，因此，应该对现有的轴承钢热处理工艺修改，以进一步提高轴承钢在强度、硬度、耐磨性与抗疲劳性能。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种轴承钢热处理工艺，该种热处理工艺通过改进优化，经正火-球化退火-淬火-低温回火-二次回火的热处理工序提高了成品轴承钢工件的硬度、强度以及使用寿命，应用领域广泛，适宜推广应用。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种轴承钢热处理工艺，按照以下步骤进行：
(1)正火；将轴承钢工件以80℃～120℃/min的升温速率快速感应加热升温至640℃～680℃，工件透热后保温40min-60min，再空冷至室温；
(2)球化退火：将冷却后的轴承钢工件置于球化退火炉内进行二次循环球化退火处理；
(3)淬火：将轴承钢工件先升温至680℃～720℃，保温2h-3h后，再升温至淬火温度820℃～880℃，保温4h-5h，然后油冷；
(4)低温回火：将淬火后的轴承钢工件升温至160℃～180℃，保温2h-3h，然后随炉空冷；
(5)二次回火：将低温回火的轴承钢工件再次升温120℃～160℃，保温1h～2h，出炉空冷即可。
优选地，所述轴承钢工件按重量百分比计包括以下成分：C:1.25-3.75％、Cr:0.80-2.40％、Mn:0.60-2.20％、Si:0.70-2.10％和Mg:2.20-4.00％，余量为Fe。
进一步地，所述轴承钢工件按重量百分比计包括以下成分：C:1.65-3.15％、Cr:1.20-1.80％、Mn:1.00-1.60％、Si:1.30-1.70％和Mg:2.60-3.40％，余量为Fe。
更进一步地，所述轴承钢工件按重量百分比计包括以下成分：C:2.45％、Cr:1.50％、Mn:1.30％、Si:1.50％和Mg:3.00％，余量为Fe。
进一步地，所述二次循环球化退火处理是先将炉温升至720℃～780℃，保温40min-50min，然后冷却至580℃-620℃，保温1h-2h，之后再将炉温升至780℃～820℃，保温40min-50min，然后随炉冷却至540℃～580℃后，出炉空冷。
进一步地，所述油冷的油温设定为110℃～120℃，油淬临界直径为30mm-50mm。
进一步地，在油冷过程中，淬火油循环泵及冷却泵关闭。
进一步地，在步骤(4)和步骤(5)中，所述回火的升温速率为10℃～20℃/min。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的轴承钢热处理工艺通过合理控制合金元素含量，使得成品轴承钢工件的强度高，其次适当提高了热处理过程中的加热温度以及延长保温时间，从而能够使钢的组织转变充分，有效提高机械性能和冲击韧性，最后严格控制冷却方式和方法，保证了轴承钢工件能有足够淬透性和组织的完全转变；
(2)本发明的轴承钢热处理工艺经改进优化，与传统的一次正火+回火工艺相比，其优点是进一步细化和均匀晶粒，最大程度地提高晶粒度，开始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工件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。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种轴承钢热处理工艺，该轴承钢工件按重量百分比计包括以下成分：C:1.25％、Cr:0.80％、Mn:0.60％、Si:0.70％和Mg:2.20％，余量为Fe；
具体的，按照以下步骤进行：
(1)正火；将轴承钢工件以80℃/min的升温速率快速感应加热升温至640℃，工件透热后保温40min，再空冷至室温；
(2)球化退火：将冷却后的轴承钢工件置于球化退火炉内进行二次循环球化退火处理，先将炉温升至720℃，保温40min，然后冷却至580℃，保温1h，之后再将炉温升至780℃，保温40min，然后随炉冷却至540℃后，出炉空冷；
(3)淬火：将轴承钢工件先升温至680℃，保温2h后，再升温至淬火温度820℃，保温4h，然后油冷，油温设定为110℃，油淬临界直径为30mm，且在油冷过程中，淬火油循环泵及冷却泵关闭；
(4)低温回火：将淬火后的轴承钢工件以10℃/min的升温速率升温至160℃，保温2h，然后随炉空冷；
(5)二次回火：将低温回火的轴承钢工件以10℃/min的升温速率再次升温120℃，保温1h，出炉空冷即完成轴承钢工件的热处理。
实施例2
一种轴承钢热处理工艺，该轴承钢工件按重量百分比计包括以下成分：C:1.65％、Cr:1.20％、Mn:1.00％、Si:1.30％和Mg:2.60％，余量为Fe；
具体的，按照以下步骤进行：
(1)正火；将轴承钢工件以90℃/min的升温速率快速感应加热升温至650℃，工件透热后保温45min，再空冷至室温；
(2)球化退火：将冷却后的轴承钢工件置于球化退火炉内进行二次循环球化退火处理，先将炉温升至730℃，保温45min，然后冷却至590℃，保温1.5h，之后再将炉温升至790℃，保温45min，然后随炉冷却至550℃后，出炉空冷；
(3)淬火：将轴承钢工件先升温至690℃，保温2.5h后，再升温至淬火温度830℃，保温4.5h，然后油冷，油温设定为115℃，油淬临界直径为35mm，且在油冷过程中，淬火油循环泵及冷却泵关闭；
(4)低温回火：将淬火后的轴承钢工件以15℃/min的升温速率升温至165℃，保温2.5h，然后随炉空冷；
(5)二次回火：将低温回火的轴承钢工件以15℃/min的升温速率再次升温130℃，保温1.5h，出炉空冷即完成轴承钢工件的热处理。
实施例3
一种轴承钢热处理工艺，该轴承钢工件按重量百分比计包括以下成分：C:2.45％、Cr:1.50％、Mn:1.30％、Si:1.50％和Mg:3.00％，余量为Fe；
具体的，按照以下步骤进行：
(1)正火；将轴承钢工件以100℃/min的升温速率快速感应加热升温至660℃，工件透热后保温50min，再空冷至室温；
(2)球化退火：将冷却后的轴承钢工件置于球化退火炉内进行二次循环球化退火处理，先将炉温升至750℃，保温45min，然后冷却至600℃，保温1.5h，之后再将炉温升至800℃，保温45min，然后随炉冷却至560℃后，出炉空冷；
(3)淬火：将轴承钢工件先升温至700℃，保温2.5h后，再升温至淬火温度850℃，保温4.5h，然后油冷，油温设定为115℃，油淬临界直径为40mm，且在油冷过程中，淬火油循环泵及冷却泵关闭；
(4)低温回火：将淬火后的轴承钢工件以15℃/min的升温速率升温至170℃，保温2.5h，然后随炉空冷；
(5)二次回火：将低温回火的轴承钢工件以15℃/min的升温速率再次升温140℃，保温1.5h，出炉空冷即完成轴承钢工件的热处理。
实施例4
一种轴承钢热处理工艺，该轴承钢工件按重量百分比计包括以下成分：C:3.15％、Cr:1.80％、Mn:1.60％、Si:1.70％和Mg:3.40％，余量为Fe；
具体的，按照以下步骤进行：
(1)正火；将轴承钢工件以110℃/min的升温速率快速感应加热升温至670℃，工件透热后保温55min，再空冷至室温；
(2)球化退火：将冷却后的轴承钢工件置于球化退火炉内进行二次循环球化退火处理，先将炉温升至770℃，保温45min，然后冷却至610℃，保温1.5h，之后再将炉温升至810℃，保温45min，然后随炉冷却至570℃后，出炉空冷；
(3)淬火：将轴承钢工件先升温至710℃，保温2.5h后，再升温至淬火温度860℃，保温4.5h，然后油冷，油温设定为115℃，油淬临界直径为45mm，且在油冷过程中，淬火油循环泵及冷却泵关闭；
(4)低温回火：将淬火后的轴承钢工件以15℃/min的升温速率升温至175℃，保温2.5h，然后随炉空冷；
(5)二次回火：将低温回火的轴承钢工件以15℃/min的升温速率再次升温150℃，保温1.5h，出炉空冷即完成轴承钢工件的热处理。
实施例5
一种轴承钢热处理工艺，该轴承钢工件按重量百分比计包括以下成分：C:3.75％、Cr:2.40％、Mn:2.20％、Si:2.10％和Mg:4.00％，余量为Fe；
具体的，按照以下步骤进行：
(1)正火；将轴承钢工件以120℃/min的升温速率快速感应加热升温至680℃，工件透热后保温60min，再空冷至室温；
(2)球化退火：将冷却后的轴承钢工件置于球化退火炉内进行二次循环球化退火处理，先将炉温升至780℃，保温50min，然后冷却至620℃，保温2h，之后再将炉温升至820℃，保温50min，然后随炉冷却至580℃后，出炉空冷；
(3)淬火：将轴承钢工件先升温至720℃，保温3h后，再升温至淬火温度880℃，保温5h，然后油冷，油温设定为120℃，油淬临界直径为50mm，且在油冷过程中，淬火油循环泵及冷却泵关闭；
(4)低温回火：将淬火后的轴承钢工件以20℃/min的升温速率升温至180℃，保温3h，然后随炉空冷；
(5)二次回火：将低温回火的轴承钢工件以20℃/min的升温速率再次升温160℃，保温2h，出炉空冷即完成轴承钢工件的热处理。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轴承钢热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)正火；将轴承钢工件以80℃～120℃/min的升温速率快速感应加热升温至640℃～680℃，工件透热后保温40min-60min，再空冷至室温；
(2)球化退火：将冷却后的轴承钢工件置于球化退火炉内进行二次循环球化退火处理；
(3)淬火：将轴承钢工件先升温至680℃～720℃，保温2h-3h后，再升温至淬火温度820℃～880℃，保温4h-5h，然后油冷；
(4)低温回火：将淬火后的轴承钢工件升温至160℃～180℃，保温2h-3h，然后随炉空冷；
(5)二次回火：将低温回火的轴承钢工件再次升温120℃～160℃，保温1h～2h，出炉空冷即可。
2.根据权利要求1所述的一种轴承钢热处理工艺，其特征在于，所述轴承钢工件按重量百分比计包括以下成分：C:1.25-3.75％、Cr:0.80-2.40％、Mn:0.60-2.20％、Si:0.70-2.10％和Mg:2.20-4.00％，余量为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种轴承钢热处理工艺，其特征在于，所述轴承钢工件按重量百分比计包括以下成分：C:1.65-3.15％、Cr:1.20-1.80％、Mn:1.00-1.60％、Si:1.30-1.70％和Mg:2.60-3.40％，余量为Fe。
4.根据权利要求1所述的一种轴承钢热处理工艺，其特征在于，所述轴承钢工件按重量百分比计包括以下成分：C:2.45％、Cr:1.50％、Mn:1.30％、Si:1.50％和Mg:3.00％，余量为Fe。
5.根据权利要求1所述的一种轴承钢热处理工艺，其特征在于，在步骤(2)中，所述二次循环球化退火处理是先将炉温升至720℃～780℃，保温40min-50min，然后冷却至580℃-620℃，保温1h-2h，之后再将炉温升至780℃～820℃，保温40min-50min，然后随炉冷却至540℃～580℃后，出炉空冷。
6.根据权利要求1所述的一种轴承钢热处理工艺，其特征在于，在步骤(3)中，所述油冷的油温设定为110℃～120℃，油淬临界直径为30mm-50mm。
7.根据权利要求6所述的一种轴承钢热处理工艺，其特征在于，在油冷过程中，淬火油循环泵及冷却泵关闭。
8.根据权利要求1所述的一种轴承钢热处理工艺，其特征在于，在步骤(4)和步骤(5)中，所述回火的升温速率为10℃～20℃/min。
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