CN110257757B - 高碳铬轴承钢制零件及其热处理加工方法 - Google Patents

高碳铬轴承钢制零件及其热处理加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110257757B
CN110257757B CN201910527344.0A CN201910527344A CN110257757B CN 110257757 B CN110257757 B CN 110257757B CN 201910527344 A CN201910527344 A CN 201910527344A CN 110257757 B CN110257757 B CN 110257757B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bearing steel
carbon
chromium bearing
carbon chromium
heat treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910527344.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110257757A (zh
Inventor
扈林庄
雷建中
王姗姗
王浩
刘传铭
郭浩
程彬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Luoyang Bearing Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Luoyang Bearing Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Luoyang Bearing Research Institute Co Ltd filed Critical Luoyang Bearing Research Institute Co Ltd
Priority to CN201910527344.0A priority Critical patent/CN110257757B/zh
Publication of CN110257757A publication Critical patent/CN110257757A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110257757B publication Critical patent/CN110257757B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26—Methods of annealing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/58—Oils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/60—Aqueous agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/40—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for rings; for bearing races
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/20—Carburising
    • C23C8/22—Carburising of ferrous surfaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite

Abstract

本发明涉及一种高碳铬轴承钢制零件及其热处理加工方法，属于轴承热处理技术领域。本发明提供了一种高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法，包括将锻造成型的高碳铬轴承钢制零件进行降温和保温，然后进行退火，得到具有珠光体组织的零件，车加工后备用；将零件进行氧化预处理，使零件表面形成一层氧化薄膜，然后置于渗碳气氛中，控制碳势为0.9％‑1.2％，在830‑850℃下处理50‑65min，再控制碳势为0.5％‑0.7％，在810‑840℃下处理15‑35min，得到碳含量梯度分布的零件，之后进行淬火使奥氏体转变为马氏体，回火后得到高碳铬轴承钢制零件。零件表面为压应力，实现对零件表面残余应力的调控。

Description

高碳铬轴承钢制零件及其热处理加工方法
技术领域
本发明涉及一种高碳铬轴承钢制零件及其热处理加工方法，属于轴承热处理技术领域。
背景技术
轴承加工过程中残余应力的存在不仅影响零件的加工精度，而且影响轴承零件的使用性能和疲劳寿命。通常残余应力为压应力时，有利于提高耐疲劳强度，残余应力为拉应力时，易产生裂纹，影响疲劳寿命。
高碳铬轴承钢制零件马氏体淬火过程中受到组织应力、热应力两种应力的综合作用。由于马氏体淬火过程中马氏体相变点很低，造成冷却过程中零件表面和零件心部温度梯度太大，最终导致组织应力远大于热应力，两种应力综合作用使得零件表面呈现出以组织应力为主的应力状态，即表面为“拉应力”。常规高碳铬轴承钢制零件马氏体淬火后的表面应力在+200MPa～+500MPa的范围内波动。轴承零件表面应力状态不好将会造成因淬火后内应力过大形成淬火显微裂纹，降低轴承零件的抗断裂强度，影响磨削表面压应力状态及分布，降低轴承使用寿命和可靠性。
高端轴承的精细制造技术对于轴承工作面的残余应力控制提出了较高要求，要求轴承零件工作表面的残余应力为压应力。目前对轴承零件工作表面应力状态的控制，主要通过对磨削工艺进行控制以实现表面残余压应力的控制。然而作为磨削加工的前道工序的热处理工序对于轴承的磨削加工质量有着直接的影响，高碳铬轴承钢零件常规热处理后的应力状态通常为表面拉应力状态，应力值大小不均，波动范围大(+200MPa～+500MPa)，影响后续磨削加工工作面的应力值的稳定性。
轴承零件在热处理时，存在有热应力和组织应力，这种内应力能相互叠加或部分抵消，是复杂多变的，加热温度、加热速度、冷却方式、冷却速度、零件形状和大小的变化都对马氏体淬火后残余应力状态产生影响。
因此，需要提供一种能够通过对高碳铬轴承钢零件热处理工艺的控制，实现高碳铬轴承钢制零件热处理后表面应力控制。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法，缓解高碳铬轴承钢制零件表面应力不可控的技术问题。
本发明的第二个目的在于提供一种高碳铬轴承钢制零件。
本发明的技术方案如下：
一种高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法，包括以下步骤：
(1)将锻造成型的高碳铬轴承钢制零件进行降温，再进行保温，然后进行退火，得到具有珠光体组织的零件，车加工后备用；
(2)将步骤(1)得到的零件进行氧化预处理，使零件表面形成一层氧化薄膜，然后置于渗碳气氛中，控制碳势为0.9％-1.2％，在830-850℃下处理50-65min，再控制碳势为0.5％-0.7％，在810-840℃下处理15-35min，得到碳含量梯度分布的零件，之后进行淬火使奥氏体转变为马氏体，回火后得到高碳铬轴承钢制零件。
需要说明的是，高碳铬轴承钢制零件的材质符合GB/T 18254-2016标准的规定。
可以理解的是，步骤(2)中淬火使奥氏体转变为马氏体指的是，大部分奥氏体转变为马氏体。
本发明提供了一种高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法，该方法首先对锻造成型的高碳铬轴承钢制零件进行降温和保温，得到碳化物和晶粒度细小的零件，通过退火得到具有珠光体组织的零件，对零件表面进行氧化预处理，形成氧化层(Fe3O4)使其易于吸附碳，然后采取分段碳势的控制，先在0.9％-1.2％的碳势下处理50-65min，达到零件表面层富碳的效果，然后在0.5％-0.7％的碳势下处理15-35min，使得碳向内部扩散，形成零件表面碳含量高的碳含量梯度分布的零件，表面碳含量高的碳含量梯度分布的零件在淬火膨胀时，将在零件表面形成压应力，实现对零件表面残余应力的调控。
本发明的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法中，为了使得零件表面形成碳含量梯度分布的效果，首先通过氧化预处理使零件表面形成一层氧化薄膜(Fe3O4)，随后在0.9％-1.2％的高碳势下还原，生成铁(Fe3O4+C→Fe+CO2)，还原的初生Fe呈现出较高的化学活性，且零件表面的氧化薄膜可适当提高表面粗糙度，可提高对渗碳气氛中碳的吸附量，进而加快活性碳原子渗入，之后控制碳势为0.5％-0.7％，使得零件形成由零件表面到零件内部碳浓度梯度减少的分布，即零件表面为碳化物富集的高碳马氏体组织，而马氏体组织的轴承钢在淬火过程中，表面碳含量越高，导致马氏体转变开始温度点(Ms)越低，从而使淬火胀大开始的时间滞后于次表层，使得淬火后越接近表层压应力越明显，使得得到的零件表面残余应力为压应力。
本发明的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法通过控制锻后冷却和退火，对热处理前零件的组织进行调控，结合热处理的氧化预处理和渗碳工艺参数的调控，得到碳含量梯度分布的零件，实现对零件表面应力的调控，使得高碳铬轴承钢制零件淬火后的表面应力值在-60MPa～+80MPa的范围内，使零件表面获得较高的压应力而提高抗疲劳强度，热处理后零件经磨削加工后，很好地满足了高质量精密轴承制造中对表面残余压应力的要求。如通过本发明的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法加工的GCr15轴承钢套圈，可使得GCr15轴承钢套圈马氏体淬回火后零件表面应力值在-60MPa～+80MPa范围内，获得合适的表面应力状态及大小，满足了高质量精密轴承表面残余压应力的制造要求。
优选地，步骤(1)中，所述降温的速度为15-20℃/s，所述降温后的温度为300-350℃。通过将锻造成型的高碳铬轴承钢制零件以15-20℃/s的速度降温至300-350℃，实现对碳化物形态和晶粒度大小的预调控，有利于得到碳化物和晶粒度小的零件。而常规锻造成型的高碳铬轴承钢制零件在空气中冷却，碳化物的形态、晶粒度大小均不受控制。
优选地，步骤(1)中，所述保温的温度为300-400℃，所述保温的时间为4-6h。将锻造成型的高碳铬轴承钢制零件降温后在300-400℃下保温4-6h，有利于得到碳化物和晶粒度小且均匀的零件。
需要说明的是，对锻造成型的高碳铬轴承钢制零件进行的保温等后处理可利用锻造过程中产生的余热。
优选地，步骤(1)中，所述退火包括以下步骤：将零件加热至780-810℃保温3-4h，然后以30-50℃/h的速度降温至710-730℃保温2-4h，再以10-15℃/h的速度降温至500℃以下，得到具有珠光体组织的零件。对于“零件加热至780-810℃保温3-4h”中的升温速度没有限制，采用本领域常规的升温速度即可，如10-50℃/h，在780-810℃温度下保温3-4h，可使得零件奥氏体化，以30-50℃/h的速度降温至710-730℃保温2-4h有利于析出球状珠光体，以10-15℃/h的速度降温至500℃以下有利于提高零件的硬度。且对于“以10-15℃/h的速度降温至500℃以下”的具体操作方式不作限定，可以直接采用炉冷的方式即可。
优选地，步骤(2)中，所述氧化预处理的温度为350-600℃，所述氧化预处理的时间为20-60min。在350-600℃下氧化预处理20-60min，可在零件表面形成氧化层，使零件表面层活化，易吸附碳。
优选地，步骤(2)中，所述碳含量梯度分布的零件中，零件表面的碳含量高于零件内部的碳含量。零件表面碳含量高的过冷奥氏体向马氏体转变的开始温度转变点(Ms)比零件内部碳含量相对低的马氏体转变的开始温度转变点(Ms)低，使得淬火时零件表面马氏体转变滞后于零件内部的马氏体转变，部分奥氏体转变为马氏体时将造成零件表层受压零件心部受拉的应力状态，使得零件表层获得残余压应力。
优选地，步骤(2)中，所述淬火的介质为油或硝盐溶液，所述介质的温度为100-210℃，所述淬火的冷却速度为100-160℃/s。采用油或硝盐溶液作为淬火介质，冷却速度快，淬火的介质为油或硝盐溶液、介质的温度为100-210℃、淬火的冷却速度为100-160℃/s的淬火条件有利于奥氏体转变为马氏体，形成零件表层受压零件心部受拉的应力状态，使得零件表层获得残余压应力。
优选地，步骤(2)中，所述回火的温度为150-250℃，所述回火的时间为2-6h。
优选地，所述高碳铬轴承钢制零件为GCr15轴承钢制零件。
一种高碳铬轴承钢制零件，所述高碳铬轴承钢制零件由高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法得到。
本发明提供的高碳铬轴承钢制零件的表面应力值在-60MPa～+80MPa范围之内，相较于常规工艺方法的热处理后零件表面应力值在200MPa～+500MPa的范围，拉应力更小，且稳定可控。
附图说明
图1为实施例1步骤(2)得到的具有珠光体组织的套圈的结构形态图；
图2为实施例1步骤(3)淬火后得到的具有马氏体组织的套圈的结构形态图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
本发明的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法中，所述高碳铬轴承钢制零件为高碳铬轴承钢制套圈、轴套或活塞环。
本发明的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法中，经过步骤(2)回火后得到的高碳铬轴承钢制零件还包括磨削工艺。
一、本发明的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法的具体实施例如下：
实施例1
本实施例的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法，零件为套圈，包括以下步骤：
(1)GCr15轴承钢符合GB/T18254-2016标准规定要求的高碳铬轴承钢，套圈锻造成型后，以20℃/s的速度降温至320℃，在350℃的温度下保温5h，得到碳化物、晶粒度均细小的锻造组织。
(2)将套圈加热至800℃保温3.5h，以40℃/h的速度降温至720℃保温3h后，炉冷到500℃后出炉，得到均匀一致的具有珠光体组织的套圈；退火工件经车加工后备用。
(3)在500℃的温度下氧化预处理40min，将轴承套圈置于渗碳气氛加热炉中，在1.1％的碳势和840℃的温度下处理60min，然后在0.7％的碳势和820℃的温度下处理25min后，淬火冷却，使奥氏体转变为马氏体，淬火后回火得到高碳铬轴承钢制套圈。淬火冷却介质为油，介质温度为150℃，最大冷却速度为130℃/s，回火的温度为200℃，回火的时间为4h，得到表面应力为-28MPa的高碳铬轴承钢制套圈。
采用500℃、40min的加热氧化预处理，可使工件表面获得均匀一致的活化吸附层，有利于下一步的碳的渗入扩散；采用高碳势1.1％和840℃加热处理，一方面将贫碳层恢复轴承钢的正常含碳量，另一方面通过复碳条件的控制，使工件表面复碳后形成富集的碳化物，使工件表层的含碳量增加，这样高碳的过冷奥氏体向马氏体转变的开始温度转变点(Ms)比心部相对含碳量低的马氏体转变的开始温度转变点(Ms)低。使得淬火时表面马氏体转变滞后于心部的马氏体转变，造成表层受压心部受拉的应力状态，使得表层获得残余压应力；同时在淬火冷却前降低碳势处理，保证表面淬火马氏体组织符合标准要求。由于步骤(1)、(2)的综合作用，使碳化物、晶粒度细化，退火组织均质化处理，在后续热处理冷却过程中，即使采用较快的冷却速度淬火介质，亦可获得较佳的热处理控制效果。
实施例2
本实施例的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法，零件为轴套，包括以下步骤：
(1)GCr15轴承钢符合GB/T18254-2016标准规定要求的高碳铬轴承钢，轴套锻造成型后，以15℃/s的速度降温至300℃，在300℃的温度下保温6h，得到碳化物、晶粒度均细小的锻造组织。
(2)将轴套加热至780℃保温4h，以30℃/h的速度降温至710℃保温4h后，炉冷到500℃后出炉，得到均匀一致的具有珠光体组织的轴套；退火工件经车加工后备用。
(3)在350℃的温度下氧化预处理60min，将轴套置于渗碳气氛加热炉中，在1.2％的碳势和830℃的温度下处理50min，然后在0.7％的碳势和810℃的温度下处理15min后，淬火冷却，使奥氏体转变为马氏体，淬火后回火得到高碳铬轴承钢制轴套。淬火冷却介质为油，介质温度为100℃，最大冷却速度为160℃/s，回火的温度为150℃，回火的时间为6h，得到表面应力为-60MPa的高碳铬轴承钢制轴套。
实施例3
本实施例的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法，零件为活塞环，包括以下步骤：
(1)GCr15轴承钢符合GB/T18254-2016标准规定要求的高碳铬轴承钢，活塞环锻造成型后，以20℃/s的速度降温至350℃，在400℃的温度下保温4h，得到碳化物、晶粒度均细小的锻造组织。
(2)将活塞环加热至810℃保温3h，以50℃/h的速度降温至730℃保温2h后，炉冷到500℃后出炉，得到均匀一致的具有珠光体组织的活塞环；退火工件经车加工后备用。
(3)在600℃的温度下氧化预处理20min，将活塞环置于渗碳气氛加热炉中，在碳势0.9％和850℃的温度下处理65min，然后在0.5％碳势和840℃的温度下处理35min后，淬火冷却，使奥氏体转变为马氏体，淬火后回火得到高碳铬轴承钢制活塞环。淬火冷却介质为硝盐溶液，介质温度为200℃，最大冷却速度为100℃/s，回火的温度为250℃，回火的时间为2h，得到表面应力为+73MPa的高碳铬轴承钢制活塞环。
二、本发明的高碳铬轴承钢制零件的实施例，分别对应高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法实施例1-3的最终产品。
三、对比例的说明
对比例1
本对比例与高碳铬轴承钢制零件的实施例1的不同之处在于，本对比例锻造成型后的冷却与高碳铬轴承钢制零件的实施例1不同，本对比例锻造成型后直接在空气中冷却，具体步骤为：
(1)GCr15轴承钢符合GB/T18254-2016标准规定要求的高碳铬轴承钢，套圈锻造成型后置于空气中冷却至室温。
(2)将套圈加热至800℃保温3.5h，以40℃/h的速度降温至720℃保温3h后，炉冷到500℃后出炉，得到均匀一致的具有珠光体组织的套圈；退火工件经车加工后备用。
(3)在500℃的温度下氧化预处理40min，将轴承套圈置于渗碳气氛加热炉中，在1.1％的碳势和840℃的温度下处理60min，然后在0.7％的碳势和820℃的温度下处理25min后，淬火冷却，使奥氏体转变为马氏体，淬火后回火得到高碳铬轴承钢制套圈。淬火冷却介质为油，介质温度为150℃，最大冷却速度为130℃/s，回火的温度为200℃，回火的时间为4h，得到表面应力为+295MPa的高碳铬轴承钢制套圈。
对比例2
本对比例与高碳铬轴承钢制零件的实施例1的不同之处在于，本对比例热处理过程中的碳势只有一个，具体为：
(1)GCr15轴承钢符合GB/T18254-2016标准规定要求的高碳铬轴承钢，套圈锻造成型后，以20℃/s的速度降温至320℃，在350℃的温度下保温5h，得到碳化物、晶粒度均细小的锻造组织。
(2)将套圈加热至800℃保温3.5h，以40℃/h的速度降温至720℃保温3h后，炉冷到500℃后出炉，得到均匀一致的具有珠光体组织的套圈；退火工件经车加工后备用。
(3)在500℃的温度下氧化预处理40min，将轴承套圈置于渗碳气氛加热炉中，在0.65％的碳势和840℃的温度下加热处理60min，淬火冷却，淬火后回火得到高碳铬轴承钢制套圈。淬火冷却介质为油，介质温度为150℃，最大冷却速度为130℃/s，回火的温度为200℃，回火的时间为4h，得到表面应力为+355MPa的高碳铬轴承钢制套圈。
四、相关试验例
试验例1
对实施例1-3得到的高碳铬轴承钢制零件和对比例1-2的高碳铬轴承钢制零件进行表面应力的检测，检测方法依据国家标准GB/T 7704-2017《无损检测X射线应力测定方法》，将送检试样清洗并电解抛光后，放置在Proto-MG30P型X射线应力仪上进行应力分析；参数设定：同倾固定Ψ法，定峰方法为Gaussian，衍射晶面为(211)，测试Bate角数量7(20°、11.8°、5.91°、0°、-5.91°、-11.8°、-20°)，靶材为CrKα，应力常数为5.92×10-6mm2/N，管流为2.0mA，管压为20.0kV；现场条件：环境温度为22℃，相对湿度为53％。得到的结果如表1所示。
表1表面应力
表面应力(MPa)
实施例1 -28MPa
实施例2 -60MPa
实施例3 +73MPa
对比例1 +295MPa
对比例2 +355MPa
表1中，“-”代表压应力，“+”代表拉应力，实施例1-3得到的高碳铬轴承钢制零件的表面应力为-28～+73MPa，对比例1-2得到的高碳铬轴承钢制零件的表面应力为+295MPa～+355MPa，实施例1-3的压应力远大于对比例1-2的压应力，实施例1-3的拉应力远小于对比例1-2的拉应力，实现了高碳铬轴承钢制零件表面应力的可控调整。
试验例2
对高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法的实施例1步骤(2)得到的具有珠光体组织的套圈的结构进行表征，将套圈切割、磨制、抛光后，经腐蚀后放置在金相显微镜1000倍下观察。腐蚀剂采用2％硝酸酒精溶液，退火球化组织评定方法标准为JB/T 1255-2014，得到如图1所示的结构形态图，由图1可知，实施例1步骤(2)得到的套圈具有细点状球化珠光体组织。
对高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法的实施例1步骤(3)淬火后得到的具有马氏体组织的套圈的结构进行表征，将套圈切割、磨制、抛光后，经腐蚀后放置在金相显微镜1000倍下观察。腐蚀剂采用4％硝酸酒精溶液，淬回火组织评定方法标准为JB/T 1255-2014，得到如图2所示的结构形态图，由图2可知，实施例1步骤(3)淬火后得到的显微组织由细小结晶马氏体、均匀分布的残留碳化物和少量残余奥氏体组成。

Claims (7)

1.一种高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将锻造成型的高碳铬轴承钢制零件进行降温，再进行保温，然后进行退火，得到具有珠光体组织的零件，车加工后备用；所述降温的速度为15-20℃/s，所述降温后的温度为300-350℃；所述保温的温度为300-400℃，所述保温的时间为4-6h；所述退火包括以下步骤：将零件加热至780-810℃保温3-4h，然后以30-50℃/h的速度降温至710-730℃保温2-4h，再以10-15℃/h的速度降温至500℃以下，得到具有珠光体组织的零件；
(2)将步骤(1)得到的零件进行氧化预处理，使零件表面形成一层氧化薄膜，然后置于渗碳气氛中，控制碳势为0.9％-1.2％，在830-850℃下处理50-65min，再控制碳势为0.5％-0.7％，在810-840℃下处理15-35min，得到碳含量梯度分布的零件，之后进行淬火使奥氏体转变为马氏体，回火后得到高碳铬轴承钢制零件。
2.根据权利要求1所述的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述氧化预处理的温度为350-600℃，所述氧化预处理的时间为20-60min。
3.根据权利要求1所述的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碳含量梯度分布的零件中，零件表面的碳含量高于零件内部的碳含量。
4.根据权利要求1所述的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述淬火的介质为油或硝盐溶液，所述介质的温度为100-210℃，所述淬火的冷却速度为100-160℃/s。
5.根据权利要求1所述的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法，其特征在于，步骤(2)中，所述回火的温度为150-250℃，所述回火的时间为2-6h。
6.根据权利要求1所述的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法，其特征在于，所述高碳铬轴承钢制零件为GCr15轴承钢制零件。
7.一种高碳铬轴承钢制零件，其特征在于，所述高碳铬轴承钢制零件由权利要求1-6任一项所述的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法得到。
CN201910527344.0A 2019-06-18 2019-06-18 高碳铬轴承钢制零件及其热处理加工方法 Active CN110257757B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910527344.0A CN110257757B (zh) 2019-06-18 2019-06-18 高碳铬轴承钢制零件及其热处理加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910527344.0A CN110257757B (zh) 2019-06-18 2019-06-18 高碳铬轴承钢制零件及其热处理加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110257757A CN110257757A (zh) 2019-09-20
CN110257757B true CN110257757B (zh) 2021-07-02

Family

ID=67919064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910527344.0A Active CN110257757B (zh) 2019-06-18 2019-06-18 高碳铬轴承钢制零件及其热处理加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110257757B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113789428B (zh) * 2021-08-11 2023-06-02 国能铁路装备有限责任公司 钢材及其制备方法、轴承构件、轴承
CN114427074B (zh) * 2022-01-28 2024-01-19 中国铁建重工集团股份有限公司 一种高碳铬轴承零件的热处理工艺

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004060015A (ja) * 2002-07-30 2004-02-26 Koyo Seiko Co Ltd 摺動部品およびその製造方法
CN1804128A (zh) * 2005-11-30 2006-07-19 重庆长江轴承工业有限公司 高碳铬轴承零件表面化学热处理工艺
JP2017043800A (ja) * 2015-08-25 2017-03-02 株式会社ジェイテクト 熱処理方法、及び転がり軸受用部材
CN109536689A (zh) * 2018-12-28 2019-03-29 洛阳轴承研究所有限公司 一种轴承钢制零件的热加工工艺方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005068453A (ja) * 2003-08-28 2005-03-17 Nissan Motor Co Ltd 耐高面圧部品及びその製造方法
CN102618817A (zh) * 2012-03-22 2012-08-01 温州天和汽车部件有限公司 用20CrMnTi钢加工成汽车变速箱零件的工艺

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004060015A (ja) * 2002-07-30 2004-02-26 Koyo Seiko Co Ltd 摺動部品およびその製造方法
CN1804128A (zh) * 2005-11-30 2006-07-19 重庆长江轴承工业有限公司 高碳铬轴承零件表面化学热处理工艺
JP2017043800A (ja) * 2015-08-25 2017-03-02 株式会社ジェイテクト 熱処理方法、及び転がり軸受用部材
CN109536689A (zh) * 2018-12-28 2019-03-29 洛阳轴承研究所有限公司 一种轴承钢制零件的热加工工艺方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110257757A (zh) 2019-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4627776B2 (ja) 高濃度浸炭・低歪焼入れ部材およびその製造方法
CN108277449B (zh) 一种对低碳合金钢工件进行渗碳淬火的热处理方法
CN108517461B (zh) 一种高性能马氏体不锈钢法兰及其制造方法
CN110257757B (zh) 高碳铬轴承钢制零件及其热处理加工方法
CN108866472A (zh) 一种金属材料表面处理方法
CN113862610B (zh) 一种提高渗碳层耐蚀性能的预处理方法
CN105779708A (zh) 高碳铬轴承钢热处理工艺
JP2007113027A (ja) 鋼の熱処理方法、転がり支持装置の製造方法、転がり支持装置
CN111575453A (zh) 一种轴承钢热处理工艺
CN115404390A (zh) 一种稀土微合金化高温渗碳轴承钢及其制备方法
KR100592757B1 (ko) 가스 침탄 방법
CN112195326A (zh) 强化工模具钢性能的深冷工艺
CN113913732B (zh) 一种低碳合金钢渗碳件弥散碳化物制备工艺
CN113802085B (zh) 一种提高航空发动机轴承用8Cr4Mo4V钢力学性能的微渗碳工艺
Feng et al. Elimination of Cracks in GCr15 Bearing Rings After Heat Treatment
CN112695269B (zh) 一种18Cr2Ni4WA工件的热处理工艺
JP2006002194A (ja) 軸の製造方法
CN107858632A (zh) 一种高钴基合金材料零件渗氮方法
WO2022176397A1 (ja) 摺動部材並びにその製造方法及び製造装置
CN115820995A (zh) 一种冷镦用齿轮钢的亚温球化退火工艺
JP2007239068A (ja) 機械部品及びその製造方法
JPS626612B2 (zh)
CN117089802A (zh) 一种测量穿水轴承钢脱碳层的热处理工艺
CN116622960A (zh) 一种高铁动车组用52CrMoV4弹簧钢的制备方法
SU1748946A1 (ru) Способ обработки деталей из порошковой быстрорежущей стали

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant