CN112708732B - 一种高氮不锈轴承钢的高频感应局部回火热处理方法 - Google Patents

一种高氮不锈轴承钢的高频感应局部回火热处理方法 Download PDF

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Abstract

一种高氮不锈轴承钢的高频感应局部回火热处理方法，属于材料热处理技术领域。所述的高氮不锈轴承钢成分百分比：C 0.3～0.65％，Si≤1.0％，Mn≤1.0％，S≤0.015％，P≤0.025，Cr 14.5～16.0％，Mo 0.85～1.10％，N 0.2～0.5％，除不可避免的杂质元素，余量为Fe。通过对高氮不锈轴承钢进行整体淬回火和高频感应局部回火，使得高氮不锈轴承钢零件热处理后螺纹部位局部软化，达到38～42HRC的硬度要求，同时滚道工作面保持58HRC以上的高硬度，满足轴承零件的使用要求。优点在于，解决了高氮不锈轴承钢整体硬化的问题，既保证滚道工作面的高硬度，又使螺纹部位具有良好的强韧性匹配。

Description

一种高氮不锈轴承钢的高频感应局部回火热处理方法
技术领域
本发明属于材料热处理技术领域，具体涉及一种高氮不锈轴承钢的高频感应局部回火热处理方法。
背景技术
高氮不锈轴承钢在中低碳马氏体不锈钢中加入0.10～0.50％的氮，微观组织与碳化物显著细化，钢中碳氮化物尺寸≤15μm，晶粒度达到8级以上，整体淬回火处理后室温硬度≥58HRC，具有高强度、高硬度、高耐磨、高耐蚀以及长寿命等优异性能，可广泛应用于航空航天、精密机床、高速铁路、核动力和石油钻井等领域使用轴承。
带螺纹轴承零件要求滚道工作面硬度≥58HRC，螺纹部位硬度38～42HRC，从而保证轴承零件的整体使用性能。这类轴承大多采用渗碳钢整体调质处理，表面渗碳淬火和低温回火处理后，进行最终零件机械加工。这类轴承零件表面其硬度高、心部及螺纹部韧性好，但耐温性能与耐蚀性能不足，而采用高氮不锈轴承钢制造轴承零件可提升明显耐温性和耐蚀性。高氮不锈轴承钢属整体硬化钢，因此需要一种特殊热处理方法既保证滚道工作面的高硬度，又使螺纹部位具有良好的强韧性匹配。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高氮不锈轴承钢的高频感应局部回火热处理方法，解决了高氮不锈轴承钢整体硬化的问题，既保证滚道工作面的高硬度，又使螺纹部位具有良好的强韧性匹配。
本发明针对高氮不锈轴承钢的组织性能特点，使得高氮不锈轴承钢零件热处理后螺纹部位局部软化，达到38～42HRC的硬度要求，同时滚道工作面保持58HRC以上的高硬度，满足轴承零件的使用要求。
本发明所述的高氮不锈轴承钢成分百分比：C 0.3～0.65％，Si≤1.0％，Mn≤1.0％，S≤0.015％，P≤0.025，Cr 14.5～16.0％，Mo 0.85～1.10％，N 0.2～0.5％，除不可避免的杂质元素，余量为Fe。通过对高氮不锈轴承钢进行整体淬回火和高频感应局部回火，使得高氮不锈轴承钢零件热处理后螺纹部位局部软化，达到38～42HRC的硬度要求，同时滚道工作面保持58HRC以上的高硬度，满足轴承零件的使用要求。具体工艺步骤及控制的技术参数如下：
(1)整体硬化：高氮不锈轴承钢在箱式中温炉进行整体淬火、冷处理及低温淬火温度1030℃～1050℃，冷处理温度范围在-73℃～-196℃，回火温度在150℃～180℃，室温硬度58～61HRC。
(2)高频感应局部回火：对(1)处理的高氮不锈轴承钢进行高频感应局部回火处理，采用纯铜圆制作环感应器或仿形感应器，感应电源频率20～30KHz，加热功率20～30KW，淬火冷却介质8～9％水基淬火液，感应局部回火温度范围在700～800℃，表面感应加热时间2～6秒(优选2～4秒)，加热后空冷至室温，表面硬度38～42HRC；
(3)低温回火：对(2)处理的高氮不锈轴承钢在箱式中温炉进行低温回火，回火温度范围在150℃～180℃，以消除感应回火产生的内应力。
步骤(1)中所述整体硬化工艺：淬火温度控制在1030～1050℃之间，保温时间30～60分钟，冷处理温度控制在-73～-196℃之间，保温时间60～120分钟，回火温度控制在150～180℃之间，保温时间120～240分钟。
本发明的优点：a)采用高氮不锈轴承钢的零件在组织结构、力学性能及耐蚀性能可得到改善提升；b)淬回火-感应局部回火后滚道面硬度≥58HRC，螺纹部位硬度可降至38～42HRC，而且由螺纹至滚道面硬度呈梯度上升；c)较传统铅浴或盐浴局部回火处理，感应局部回火整个工序耗时短，效率高，可实现自动化批量处理。
具体实施方式
高氮不锈轴承钢成分百分比：C 0.30％，Si 0.50％，Mn 0.45％，S 0.0016％，P0.017，Cr 15.58％，Mo 1.02％，N 0.38％，除不可避免的杂质元素，余量为Fe。
实施例1
(1)整体硬化：高氮不锈轴承钢进行淬火、冷处理及两次低温回火的硬化处理，淬火温度1030℃，保温时间60分钟，冷处理温度-73℃，保温60分钟，回火温度为150℃，保温时间120分钟。
(2)高频感应回火：对步骤(1)处理的材料在高频感应数控淬火机床上进行感应局部回火，电源频率23KHz，加热功率25KW，工件旋转速度280转/分钟，加热温度约750℃，加热时间3s后空冷，滚道面持续喷液冷却，冷却水压0.3MPa，水温26℃。
(3)低温回火：步骤(2)处理后的材料在中温箱式炉中进行150℃低温回火处理，消除感应回火处理时产生内应力，最终滚道面硬度58HRC以上，螺纹部位硬度42HRC。
实施例2
(1)整体硬化：高氮不锈轴承钢进行淬火、冷处理及两次低温回火的硬化处理，淬火温度1030℃，保温时间60分钟，冷处理温度-73℃，保温60分钟，回火温度为150℃，保温时间120分钟。
(2)高频感应回火：对步骤(1)处理的材料在高频感应数控淬火机床上进行感应局部回火，电源频率25KHz，加热功率30KW，工件旋转速度280转/分钟，加热温度约800℃，加热时间4s后空冷，滚道面持续喷液冷却，冷却水压0.3MPa，水温26℃。
(3)低温回火：步骤(2)处理后的材料在中温箱式炉中进行150℃低温回火处理，消除感应回火处理时产生内应力，最终滚道面硬度58HRC以上，螺纹部位硬度40HRC。
实施例3
(1)整体硬化：高氮不锈轴承钢进行淬火、冷处理及两次低温回火的硬化处理，淬火温度1030℃，保温时间60分钟，冷处理温度-73℃，保温60分钟，回火温度为150℃，保温时间120分钟。
(2)高频感应回火：对步骤(1)处理的材料在高频感应数控淬火机床上进行感应局部回火，电源频率25KHz，加热功率30KW，工件旋转速度280转/分钟，加热温度约800℃，加热时间6s后空冷，滚道面持续喷液冷却，冷却水压0.3MPa，水温26℃。
(3)低温回火：步骤(2)处理后的材料在中温箱式炉中进行150℃低温回火处理，消除感应回火处理时产生内应力，最终滚道面硬度58HRC以上，螺纹部位硬度38HRC。

Claims (1)

1.一种高氮不锈轴承钢的高频感应局部回火热处理方法，其特征在于，所述的高氮不锈轴承钢成分百分比：C 0.3～0.65％，Si≤1.0％，Mn≤1.0％，S≤0.015％，P≤0.025％，Cr14.5～16.0％，Mo 0.85～1.10％，N 0.2～0.5％，余量为Fe和不可避免的杂质元素；通过对高氮不锈轴承钢进行整体淬回火和高频感应局部回火，具体工艺步骤及控制的技术参数如下：
(1)整体硬化：高氮不锈轴承钢在箱式中温炉进行整体淬火、冷处理及低温淬火，淬火温度1030℃～1050℃，保温时间30～60分钟，冷处理温度范围在-73℃～-80℃，回火温度在150℃～180℃，保温时间120～240分钟，室温硬度58～61HRC；
(2)高频感应局部回火：对步骤(1)处理的高氮不锈轴承钢进行高频感应局部回火处理，采用纯铜圆制作环感应器或仿形感应器，感应电源频率20～30KHz，加热功率20～30KW，淬火冷却介质8～9％水基淬火液，感应局部回火温度范围在700～800℃，表面感应加热时间2～4秒，加热后空冷至室温，表面硬度38～42HRC；
(3)低温回火：对步骤(2)处理的高氮不锈轴承钢在箱式中温炉进行低温回火，回火温度范围在150℃～180℃，以消除感应回火产生的内应力。
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