CN111074043A - 一种高碳铬钼系轴承钢零件新型马贝复合热处理工艺 - Google Patents
一种高碳铬钼系轴承钢零件新型马贝复合热处理工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111074043A CN111074043A CN202010060107.0A CN202010060107A CN111074043A CN 111074043 A CN111074043 A CN 111074043A CN 202010060107 A CN202010060107 A CN 202010060107A CN 111074043 A CN111074043 A CN 111074043A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- bearing
- heat treatment
- carbon chromium
- cooling
- 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.)
- Pending
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 25
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 6
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 title claims description 22
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 17
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000005457 ice water Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 abstract description 22
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 abstract description 18
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 9
- 238000007514 turning Methods 0.000 abstract description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 12
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 12
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008358 core component Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010002 mechanical finishing Methods 0.000 description 1
- 230000009347 mechanical transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
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
- C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
- C21D1/20—Isothermal quenching, e.g. bainitic hardening
-
- 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
- C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
- C21D1/22—Martempering
-
- 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
- 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
- C21D2211/002—Bainite
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高碳铬钼系轴承钢零件新型马贝复合热处理工艺，包括以下步骤：步骤S1、将高碳铬钼系轴承钢零件加热到850℃～890℃，并保温，步骤S2、快速冷却到T1温度，T2=Ms+（10～20）℃，并等温；步骤S3、升温至T2温度，T2=Ms+（40～50）℃，并等温；步骤S4、入油冷却，油温40℃～80℃；步骤S5、油冷后再入冰水冷却，冷却至温度≤10℃；步骤S6、将轴承零件加热到150℃～200℃进行回火处理。本发明应用于轴承粗车后的热处理，既能提高轴承的表面硬度、强度和心部韧性，又能有效降低组织中的残余奥氏体含量，提高轴承的尺寸稳定性，同时也缩短贝氏体转变时间，提高生产效率，有利于轴承的后续机械加工和应用。
Description
技术领域
本发明涉及轴承制造领域的热处理技术，尤其是涉及一种高碳铬钼系轴承钢零件新型马贝复合热处理工艺。
背景技术
轴承是机械传动轴的支承，是装备制造领域的关键基础件，是实现主机性能、功能与效率的重要保证，是工业领域重大装备的核心部件之一。轴承热处理后的组织结构在很大程度上决定了轴承质量的优劣，对轴承寿命产生直接的影响。海上风电轴承特别是风电主轴轴承和增速箱轴承工作环境比传统的陆地上风电轴承更为苛刻，要求工作寿命长达25年以上，且风力发电机运行环境恶劣，多处于高风速、高腐蚀环境等区域。更换轴承极为困难且代价极大，因此，要求风力发电机轴承必须具有非常高的可靠性。高可靠性取决于轴承的高强度、良好的韧性及高的尺寸稳定性。
国内使用的风电轴承多为高碳铬锰系轴承钢，目前，经过多年的研究发展，使用高碳铬钼系轴承钢逐渐成为新的趋势，传统的高碳铬钼系轴承钢轴承其粗车后的热处理方法如下：
（1）马氏体淬火，可以实现轴承的高强度要求，但是，淬火容易开裂、变形较大、韧性差且组织中有大量的残余奥氏体，影响零件的尺寸稳定性。
（2）贝氏体等温淬火，零件热处理后组织韧性好，但表面硬度偏低，降低了轴承的使用寿命。并且热处理时间极长，大大降低了生产效率，且仍保留了一定量的残余奥氏体，残奥量的多少由等温时间长短决定。
（3）贝氏体-马氏体淬火，贝氏体转变在一个温度下进行，然后进行马氏体转变，该复合组织的性能尚有争议，下贝氏体的含量多少为最佳尚未确认，即使有一最佳含量，在生产实际中也较难控制；另外淬火后，残留奥氏体量多，尺寸稳定性差。
（4）马氏体-贝氏体淬火，2012年瓦房店轴承集团有限公司研究人员开发出马氏体-贝氏体法复合组织淬火工艺，一是贝氏体完全由马氏体转变完成后的残余奥氏体转变，含量极少，另外先马氏体后贝氏体等温，马氏体相当于高温回火，零件硬度无法保证。
综上所述，现有技术中高碳铬钼系轴承钢粗车后常用的热处理工艺都存在韧性低、残余奥氏体含量高、表面硬度低、生产效率较低等问题，因此，需要提供一种提高轴承表面硬度、心部强韧性及尺寸稳定性的新方法。
发明内容
本发明的目的是提出一种高碳铬钼系轴承钢零件新型马贝复合热处理工艺，应用于轴承粗车后的热处理，既能提高轴承的表面硬度、强度和心部韧性，又能有效降低组织中的残余奥氏体含量，提高轴承的尺寸稳定性，同时也缩短贝氏体转变时间，提高生产效率，有利于轴承的后续机械加工和应用。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种高碳铬钼系轴承钢零件新型马贝复合热处理工艺，包括以下步骤：
步骤S1、将高碳铬钼系轴承钢零件加热到850～890℃，并保温，保温的时间依据零件的尺寸大小和材质而定；
步骤S2、快速冷却到T1温度，T1=Ms+（10～20）℃，Ms为该种钢的马氏体转变开始温度，并等温，等温的时间依据轴承零件尺寸和材质而定；T1温度区间为低温贝氏体转变区，并等温得到细贝氏体组织，这一步骤的目的是在足够低的温度下发生转变，以得到组织非常细的贝氏体，实现既可以提高强度、硬度又可以提高韧性的目的；
步骤S3、升温至T2温度，T2= Ms+（40～50）℃，并等温，等温的时间依据轴承零件尺寸和材质而定；T2温度区间为高温贝氏体转变区，这一步骤中得到的贝氏体组织较低温区粗大，但转变速度大大提升，一定时间内大大增加组织中的贝氏体含量；
步骤S4、入油冷却，油温40℃～80℃；这一步的目的是将剩余未转变的奥氏体继续转变为马氏体，提高零件硬度的同时降低奥氏体的含量；
步骤S5、油冷后再入冰水冷却，冷却至温度≤10℃；这一步的目的是将残余的微量奥氏体继续转变成马氏体，进一步降低残余奥氏体的含量，提高轴承的尺寸稳定性；
步骤S6、将轴承零件加热到150℃～200℃进行回火处理；目的是使淬火马氏体转变为回火马氏体，并使残余奥氏体进一步转变和稳定化。
所述步骤S2中，Ms的值通过热膨胀法测定。
上述热处理完成后，零件后续即可直接进行机械加工。
本发明与现有技术相比，具有以下效果：本发明经两次贝氏体转变，第一次转变形成了非常细的贝氏体组织，具有高硬度、高强度、高韧性，同时降低了轴承淬火的裂纹敏感度；第二次转变贝氏体等温温度较高，可以极大的加快转变速度，提高生产效率；贝氏体转变完成后又经两次马氏体转变，使得未转变成贝氏体的奥氏体尽可能的转变为马氏体，提高轴承硬度的同时，极大的降低了残余奥氏体含量，在轴承零件的后续机械加工及应用中，提高轴承了尺寸稳定性。
附图说明
图1为本发明的工艺曲线图。
图2为实施例1的工艺曲线图。
图3为实施例2的工艺曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
现有一种GCr15SiMo钢制轴承套圈，套圈的外径350mm，采用热膨胀法测量该种材料的马氏体转变开始温度Ms为210℃，其机械精加工前热处理工艺如附图1所示，包括以下步骤：
步骤S1、将GCr15SiMo钢制轴承套圈加热到870℃温度，并保温，保温的时间为1小时；
步骤S2、在220℃的等温淬火盐槽中等温，220℃=Ms+（10～20）℃，等温的时间为4小时；
步骤S3、在250℃的等温淬火盐槽中等温，250℃= Ms+（40～50）℃，等温的时间为1小时；
步骤S4、入油冷却，油温40℃～80℃，冷却时间10min；
步骤S5、油冷后再入冰水冷却20min，冷却至温度≤10℃；
步骤S6、将GCr15SiMo钢制套圈加热到200℃保温4小时，进行回火处理；
经过上述工艺处理后，该GCr15SiMo钢制轴承套圈表面硬度为60HRC，残余奥氏体≤3%。
实施例2
现有一种GCr18Mo钢制轴承套圈，套圈的外径260mm，采用热膨胀法测量该种材料的马氏体转变开始温度Ms为190℃，其机械精加工前热处理工艺如附图2所示，包括以下步骤：
步骤S1、将GCr18Mo钢制轴承套圈加热到880℃温度，并保温，保温的时间为1小时；
步骤S2、在210℃的等温淬火盐槽中等温，210℃=Ms+（10～20）℃，等温的时间为1.5小时；
步骤S3、在240℃的等温淬火盐槽中等温，240℃= Ms+（40～50）℃，等温的时间为0.5小时；
步骤S4、入油冷却，油温40℃～80℃，冷却时间10min；
步骤S5、油冷后再入冰水冷却20min，冷却至温度≤10℃；
步骤S6、将GCr18Mo钢制套圈加热到180℃保温4小时，进行回火处理；
经过上述工艺处理后，该GCr18Mo钢制轴承套圈表面硬度为59HRC，残余奥氏体≤3%。
综上，经过本发明提供的热处理工艺，对粗车加工后的高碳铬钼系轴承钢零件处理后，提高了零件的表面硬度、强度和心部韧性，又有效降低了组织中的残余奥氏体含量，使轴承的尺寸稳定性大大提高，同时也缩短贝氏体转变时间，提高了热处理的生产效率，为轴承的后续机械加工和应用提供了良好的技术保障。
本发明未详述部分为现有技术。
Claims (2)
1.一种高碳铬钼系轴承钢零件新型马贝复合热处理工艺，其特征是：包括以下步骤：
步骤S1、将高碳铬钼系轴承钢零件加热到850℃～890℃，并保温，保温的时间依据零件的尺寸大小和材质而定；
步骤S2、快速冷却到T1温度，T1=Ms+（10～20）℃，Ms为该种钢的马氏体转变开始温度，并等温，等温的时间依据轴承零件尺寸和材质而定；
步骤S3、升温至T2温度，T2= Ms+（40～50）℃，并等温，等温的时间依据轴承零件尺寸和材质而定；
步骤S4、入油冷却，油温40℃～80℃；
步骤S5、油冷后再入冰水冷却，冷却至温度≤10℃；
步骤S6、将轴承零件加热到150℃～200℃进行回火处理。
2.根据权利要求1所述的一种高碳铬钼系轴承钢零件新型马贝复合热处理工艺，其特征是：所述步骤S2中，Ms的值通过热膨胀法测定。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010060107.0A CN111074043A (zh) | 2020-01-19 | 2020-01-19 | 一种高碳铬钼系轴承钢零件新型马贝复合热处理工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010060107.0A CN111074043A (zh) | 2020-01-19 | 2020-01-19 | 一种高碳铬钼系轴承钢零件新型马贝复合热处理工艺 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111074043A true CN111074043A (zh) | 2020-04-28 |
Family
ID=70323780
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010060107.0A Pending CN111074043A (zh) | 2020-01-19 | 2020-01-19 | 一种高碳铬钼系轴承钢零件新型马贝复合热处理工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111074043A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113337694A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-03 | 临清市同兴轴承锻造有限公司 | 一种超高碳型轴承钢的球化退火热处理方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102108433A (zh) * | 2011-04-01 | 2011-06-29 | 瓦房店轴承集团有限责任公司 | 一种轴承钢淬火的方法 |
| CN102505067A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-06-20 | 瓦房店轴承集团有限责任公司 | 一种高碳铬轴承钢贝氏体变温淬火方法 |
| CN103597101A (zh) * | 2011-05-25 | 2014-02-19 | Skf公司 | 热处理钢构件的方法 |
| US20160348204A1 (en) * | 2015-05-25 | 2016-12-01 | Aktiebolaget Skf | Method for improving the structure of a steel component after heating and stell component obtained by the method |
| CN108411096A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-08-17 | 武汉理工大学 | 提高m50轴承基体强韧性和尺寸稳定性的成形制造方法 |
-
2020
- 2020-01-19 CN CN202010060107.0A patent/CN111074043A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102108433A (zh) * | 2011-04-01 | 2011-06-29 | 瓦房店轴承集团有限责任公司 | 一种轴承钢淬火的方法 |
| CN103597101A (zh) * | 2011-05-25 | 2014-02-19 | Skf公司 | 热处理钢构件的方法 |
| CN102505067A (zh) * | 2011-12-29 | 2012-06-20 | 瓦房店轴承集团有限责任公司 | 一种高碳铬轴承钢贝氏体变温淬火方法 |
| US20160348204A1 (en) * | 2015-05-25 | 2016-12-01 | Aktiebolaget Skf | Method for improving the structure of a steel component after heating and stell component obtained by the method |
| CN108411096A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-08-17 | 武汉理工大学 | 提高m50轴承基体强韧性和尺寸稳定性的成形制造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113337694A (zh) * | 2021-06-30 | 2021-09-03 | 临清市同兴轴承锻造有限公司 | 一种超高碳型轴承钢的球化退火热处理方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102108433B (zh) | 一种轴承钢淬火的方法 | |
| CN104232875A (zh) | 一种盾构机3m轴承套圈的热处理工艺 | |
| CN112708732B (zh) | 一种高氮不锈轴承钢的高频感应局部回火热处理方法 | |
| CN106467931A (zh) | 一种提升轴承环性能的制造工艺方法 | |
| CN110408885B (zh) | 一种车用轻型齿轮及其制造工艺 | |
| CN104353976B (zh) | 回转支承加工及热处理工艺 | |
| CN101886165A (zh) | 低碳多元素合金钢热处理工艺 | |
| CN106011396A (zh) | 一种提高大型锻件机械性能的淬火方法 | |
| CN101966645A (zh) | 一种高精密转造级滚珠丝杠的生产方法 | |
| EP3604562B1 (en) | Method and steel component | |
| CN111074043A (zh) | 一种高碳铬钼系轴承钢零件新型马贝复合热处理工艺 | |
| CN113801978B (zh) | 一种提高轴承钢8Cr4Mo4V强度及韧性的热处理方法 | |
| CN104032115A (zh) | 一种减小二级齿圈氮化变形的热处理方法 | |
| CN106435097A (zh) | 一种精密机床主轴轴承基体低温强烈淬火方法 | |
| CN113416832B (zh) | 航空发动机轴承高强韧复相热处理方法 | |
| CN106755773B (zh) | 一种css-42l齿轮钢渗碳后渗碳区域的软化方法 | |
| CN115896404A (zh) | 一种高碳铬轴承钢制轴承等温贝氏体淬火热处理工艺 | |
| CN104562050A (zh) | 一种重载齿轮的制备方法 | |
| CN112522714A (zh) | 一种20CrNi2Mo钢的热处理方法及应用 | |
| CN113151648A (zh) | 一种超高强度双相异构不锈钢的制备方法 | |
| CN112458247A (zh) | 凿岩钎具钢的调质热处理方法 | |
| CN112317540A (zh) | 一种钎杆中空钢管的加工方法 | |
| CN108504846A (zh) | 一种风电轴承套圈组件的环保热处理工艺 | |
| CN1959059A (zh) | 超h级抽油杆 | |
| CN104195308A (zh) | 利于减小热处理裂纹的合金钢轴承座加工方法 |
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 | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Dong Hanjie Inventor after: Gong Jianxun Inventor after: Wang Mingli Inventor after: Jiao Jingming Inventor after: Zhang Zhongwen Inventor after: You Leilei Inventor after: Chen Xiaochao Inventor after: Li Zhaokun Inventor after: Liu Huihe Inventor after: Yang Zhinan Inventor after: Shi Yani Inventor after: Yang Zhe Inventor after: Wang Yanshan Inventor before: Dong Hanjie Inventor before: Wang Mingli Inventor before: Jiao Jingming Inventor before: Zhang Zhongwen Inventor before: You Leilei Inventor before: Chen Xiaochao Inventor before: Li Zhaokun Inventor before: Liu Huihe Inventor before: Shi Yani Inventor before: Yang Zhe Inventor before: Wang Yanshan Inventor before: Gong Jianxun |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200428 |