CN108396125B - 一种渗碳钢制铁路轴承锻件晶粒细化的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种渗碳钢制铁路轴承锻件晶粒细化的加工工艺,其特征是:采用以下技术方案:1)检验原材料晶粒度;2)锯切下料;3)加热:始锻温度≤1200℃,终锻温度≥850℃;4)锻造:在锻造过程的关键部位保证始锻温度≤1200℃,终锻温度≥850℃;5)辗扩:碾扩工序的关键部位保证始锻温度≤1200℃,终锻温度≥850℃;6)冷却:锻件成形后采用雾冷或者空冷或者堆冷至室温;7)退火热处理:采用特定的球化退火工艺;8)锻件晶粒度检测评定。本发明的有益效果是:根据用户对锻件晶粒度的要求,选择不同的冷却工艺,通过相同的球化退火,保证了渗碳钢制铁路轴承锻件的晶粒度及同批次的锻件晶粒度之差的要求。

Description

一种渗碳钢制铁路轴承锻件晶粒细化的加工工艺
技术领域
本发明涉及一种钢锻件晶粒细化的加工工艺,尤其是一种渗碳钢制铁路轴承锻件晶粒细化的加工工艺。
背景技术
晶粒度一般是指奥氏体化后的实际晶粒大小,即钢材经过不同的热处理操作后冷却到室温下所得到的晶粒;晶粒愈小,晶界就愈多,金属的结合力愈加强。晶粒的大小对金属的机械性能影响很大。所以晶粒度是表示材料性能的重要数据之一。对于国内渗碳钢制铁路轴承锻件,既要求获得精确的尺寸和表面质量,在其力学性能方面,按照《JB/T 8881-2011滚动轴承 零件渗碳热处理 技术条件》的要求,规定了锻件的硬度范围以及显微组织的晶粒度,晶粒度的大小对于渗碳钢轴承锻件的质量判定作为一个很重要的依据。现在为某些企业加工渗碳钢制铁路轴承锻件时,不仅规定了锻件晶粒度的要求,且同时规定了同一零件以及同批次的晶粒度级差不大于2级的要求。常规渗碳钢制铁路轴承套圈锻件工艺流程:下料→加热→锻造→辗扩→自回火箱式堆冷。按照常规的工艺流程,对于每个批次的锻件而言,晶粒度级差有时会超出3个级差,始锻温度、终锻温度、锻件空冷温度的的设计是否合理、同批零件能否均匀到温和均匀冷却以及原材料的晶粒度是否超标,均会影响到最终锻件的晶粒度。因此,需开发一种新的渗碳钢制铁路轴承锻件晶粒细化的加工工艺,来满足渗碳钢制铁路轴承锻件的晶粒度及同批次锻件晶粒度级差的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种渗碳钢制铁路轴承锻件晶粒细化的加工工艺,通过本工艺,能够满足渗碳钢制铁路轴承锻件的晶粒度及同批次锻件晶粒度级差的要求,为渗碳钢制铁路轴承锻件的质量提供有力保证。
为了达到上述目的,本发明采用以下技术方案:
1)检验原材料晶粒度,原材料的晶粒度控制为6级~8级或者更细;
2)锯切下料:棒料均采用锯切下料,保证料断的尺寸精度;
3)加热:在中频感应炉中加热,始锻温度≤1200℃,终锻温度≥850℃;
4)锻造:在锻造过程的关键部位设置红外温度计监控装置及控温显示装置,保证始锻温度≤1200℃,终锻温度≥850℃;
5)辗扩:碾扩工序的关键部位设置红外温度计监控装置及控温显示装置,保证始锻温度≤1200℃,终锻温度≥850℃;
6)冷却:锻件成形后采用雾冷或者空冷或者堆冷至室温;
7)退火热处理:将室温锻件装盘,采用氮基保护气氛辊底式DRES-115-150-50退火炉,对锻件进行球化退火,进料周期(60~70min)/盘,氧势毫伏值为980~1050mv。工艺参数:①随炉升温3小时后到达790℃,并在该温度保温3小时,接着采用快冷到720℃,共2小时。②先后在710℃、690℃和680℃,均保温1小时,进行球化处理之后;然后快冷到400℃,时间为2小时;最终采用缓冷到200℃,时间为3小时;
8)锻件晶粒度检测评定:锻件晶粒度试样加工采用晶界氧化法进行晶界显示,平均晶粒度按《GB/T 6394-2002 金属平均晶粒度测定方法》中金属平均晶粒度标准系列图片,对锻件晶粒度检测评定。
本发明的有益效果是:通过加强对原材料晶粒度的控制,优化锻造加热过程的始锻、终锻温度控制,当锻件成型后,根据用户对锻件晶粒度的要求,选择不同的冷却工艺,通过相同的球化退火,保证了渗碳钢制铁路轴承锻件的晶粒度及同批次的锻件晶粒度之差的要求。
附图说明
图1、图2为动车组外圈锻件的晶粒度组织形貌(200倍);
图3、图4为某外企提供的内外圈锻件晶粒度组织形貌(1000倍);
图5、图6为外圈锻坯成形后不同冷却方式经球化退火后锻坯晶粒度对比。
具体实施方式
一种渗碳钢制铁路轴承锻件晶粒细化的加工工艺,以渗碳钢制铁路轴承内外圈锻件为例,其具体实施方式如下:
实施例1:
动车组渗碳钢制铁路轴承外圈锻件。
1)检验原材料晶粒度,原材料的晶粒度控制为6级~8级或者更细;
2)锯切下料:棒料均采用锯切下料,保证料断的尺寸精度;
3)加热:外圈料段采用800吨油压机自动生产线自带的中频感应加热炉加热,通过控制中频感应加热炉的电流和电压及料段的进给速度,保证每一锻件的始锻温度≤1200℃;在始锻和终锻之间各工序设置合理的的节拍,使得锻件终锻温度≥850℃。由于中频感应加热具有加热速度快,过热度愈大,高温下奥氏体的晶核形成率大,可获得细小的起始晶粒度。
4)锻造:锻件成形设备选用800吨油压机自动生产线进行锻造成形,外圈料段锻造加热的始锻温度≤1200℃,避免温度过高所引起的锻造过烧及晶粒粗化;终锻温度≥850℃,避免因温度过低导致成形时产生表面裂纹。在锻造过程的关键部位设置红外温度计监控装置及控温显示装置,当始锻及终锻温度超出标准值后,声控温度报警装置予以报警,而设备报警后则会停止下一工位的正常动作,可以将生产线上的不合格品挑出,避免生产线上的不合格锻件混入合格锻件区。
5)辗扩:碾扩工序的关键部位设置红外温度计监控装置及控温显示装置,保证始锻温度≤1200℃,终锻温度≥850℃。
6)冷却:锻件成形后采用雾冷至室温。
7)退火热处理:将室温锻件装盘,采用氮基保护气氛辊底式DRES-115-150-50退火炉,对锻件进行球化退火,进料周期(60~70min)/盘,氧势毫伏值为980~1050mv。工艺参数:①随炉升温3小时后到达790℃,并在该温度保温3小时,接着采用快冷到720℃,共2小时。②先后在710℃、690℃和680℃,均保温1小时,进行球化处理;然后快冷到400℃,时间为2小时;最终采用缓冷到200℃,时间为3小时;
8)锻件晶粒度检测评定:锻件晶粒度试样加工采用晶界氧化法进行晶界显示,平均晶粒度按《GB/T6394-2002 金属平均晶粒度测定方法》中金属平均晶粒度标准系列图片,对锻件晶粒度检测评定。
同一批次检测结果如图1、图2所示。
锻件晶粒度在9.0级~9.5级,同批次锻件晶粒度级差为0.5级。
实施例2:
动车组渗碳钢制铁路轴承外圈锻件。
与前述实施例1不同的是:
6)锻件成形后采用堆冷至室温。
其余工艺步骤与实施例1相同。
同一批次检测结果如图5所示:
锻件晶粒度在8.5级~7.5级,同批次锻件晶粒度级差为1级。
实施例3:
动车组渗碳钢制铁路轴承外圈锻件。
与前述实施例1不同的是:
6)锻件成形后采用空冷至室温。
其余工艺步骤与实施例1相同。
同一批次检测结果如图6所示:
锻件晶粒度在9.5级~9.0级,同批次锻件晶粒度级差为0.5级。
实施例4:
某外企渗碳钢制铁路轴承内外圈锻件。
与前述实施例1不同的是:
6)锻件成形后采用空冷至室温。
其余工艺步骤与实施例1相同。
同一批次检测结果如下:
内圈锻件晶粒度在8.7级~9.3级,如图4所示,同批次锻件晶粒度级差为0.6级;外圈锻件晶粒度在9.0级~9.4级,如图3所示,同批次锻件晶粒度级差为0.4级。
实施例5:
重载渗碳钢制铁路轴承内外圈锻件。
与前述实施例1不同的是:
6)锻件成形后采用堆冷至室温。
其余工艺步骤与实施例1相同。
同一批次检测结果;
内圈锻件晶粒度在8.0级~8.5级,同批次锻件晶粒度级差为0.5级;外圈锻件晶粒度在8.5级~7.5级,同批次锻件晶粒度级差为1.0级。
通过以上实施例,锻件成型后,仅变换其冷却方式,经同一球化退火工艺后,又对多批次的锻件进行了晶粒度检验,检验数据如下表:
多批次锻件晶粒度检验数据
所得的检测结果均满足了锻件的晶粒度及同批次锻件晶粒度级差的要求。
以上实施例仅供说明本发明,而非对本发明的限制,有关技术领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以作出各种变换或变型,因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴,应由各权利要求所限定。

Claims (1)

1.一种渗碳钢制铁路轴承锻件晶粒细化的加工工艺,其特征在于:包括以下技术方案:
1)检验原材料晶粒度,原材料的晶粒度控制为6级~8级或者更细;
2)锯切下料:棒料均采用锯切下料,保证料断的尺寸精度;
3)加热:在中频感应炉中加热,始锻温度≤1200℃,终锻温度≥850℃;
4)锻造:在锻造过程的关键部位设置红外温度计监控装置及控温显示装置,保证始锻温度≤1200℃,终锻温度≥850℃;
5)辗扩:辗 扩工序的关键部位设置红外温度计监控装置及控温显示装置,保证始锻温度≤1200℃,终锻温度≥850℃;
6)冷却:锻件成形后采用雾冷或者空冷或者堆冷至室温;
7)退火热处理:将室温锻件装盘,采用氮基保护气氛辊底式DRES-115-150-50退火炉,对锻件进行球化退火,进料周期为60~70min/盘,氧势毫伏值为980~1050mv;工艺参数:①随炉升温3小时后到达790℃,并在该温度保温3小时,接着采用快冷到720℃,共2小时;②先后在710℃、690℃和680℃,均保温1小时,进行球化处理;然后快冷到400℃,时间为2小时;最终采用缓冷到200℃,时间为3小时;
8)锻件晶粒度检测评定:锻件晶粒度试样加工采用晶界氧化法进行晶界显示,平均晶粒度按标准中金属平均晶粒度标准系列图片,对锻件晶粒度检测评定。
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