CN112824545B - 一种解决高温轴承钢W9Cr4V2Mo严重混晶的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高温轴承钢严重混晶的工艺方法，尤其涉及一种解决高温轴承钢W9Cr4V2Mo严重混晶的工艺方法，其包括对W9Cr4V2Mo轴承套圈锻件产生严重混晶组织的原因分析和解决方法。针对锻件的混晶组织结构和粗细晶粒的分布状态，通过多项工艺试验和检验，总结提出了消除混晶组织的热处理工艺方法。本发明工艺热处理后的产品淬火后平均晶粒度达到8.5级(标准7级或更细)，混晶现象消除。完全达到了W9Cr4V2Mo钢制轴承套圈锻件在技术质量方面的要求。
Description
技术领域
本发明涉及高温轴承钢严重混晶的工艺方法，尤其涉及一种解决W9Cr4V2Mo钢制航空轴承套圈严重混晶的工艺方法。
背景技术
W9Cr4V2Mo钢是用来制造高温轴承的主要材料，该钢种具有一定的高温硬度、高温耐磨性、高温接触疲劳强度、高温耐冲击性能和高温尺寸稳定性，但是在生产过程中发现多个炉号的材料的轴承套圈锻件在锻造球化退火淬火后出现严重混晶组织，按产品验收标准只能按废品处理。因混晶组织的存在，严重影响到轴承的尺寸稳定性和使用寿命，对轴承使用性能会产生很大影响，严重时甚至会影响航空运行安全。
通过对混晶原因进行分析，结果表明(1)原材料存在成份偏析，存在合金元素和碳化物分布不均匀现象，淬火加热时，由于碳化物对晶粒的钉扎作用，当碳化物较多且位于晶界附近时，能够抑制晶粒长大，而碳化物稀少的部位晶粒易快速长大，当部分晶粒长大不受抑制，很容易造成晶粒粗化，最终形成混晶。(2)钢锭开坯过程中锻比不足或开坯温度控制不当形成的混晶，由于组织遗传性使轧制后棒材也存在不同程度混晶组织，带有缺陷坯料经锻造辗扩后的锻件同样存在混晶组织。为此提出了消除混晶组织的工艺方法，其原理为：(1)淬火后采用高温短时加热球化退火的工艺方法，通过短时高温加热使材料的碳化物和合金元素分布经扩散进一步均匀化；(2)由于混晶组织中晶粒大小不均匀，大晶粒吞并小晶粒，从而得到异常粗大的晶粒，后经缓慢冷却过程使大晶粒内的未熔质点和被吞噬的小晶粒残留晶界重新成核，最后经球化而得到均匀的组织，阻断组织遗传。依据分析结果制定了多项解决锻件混晶的热处理工艺方案，后经不断试验和检验，最终提出了通过高温短时加热球化退火解决锻件严重混晶的热处理工艺方法。经检验产品淬火晶粒度细小均匀，组织均匀，达到轴承设计技术质量要求，避免了由于产品混晶批废产生的经济损失，同时提高了轴承的尺寸稳定性，延长了轴承使用寿命。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种解决高温轴承钢W9Cr4V2Mo严重混晶的工艺方法，其使混晶现象完全消除获得了晶粒细小的均匀组织。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，具体步骤如下：
a、材料预热：将存在严重混晶的W9Cr4V2Mo钢制轴承套圈锻件预热至750±10℃，保温2小时；
b、高温加热：将步骤a的锻件以每小时150℃的速度升温至940±10℃，保温2小时；
c、等温球化加热：将步骤b的锻件以50℃每小时的速度炉冷至740±10℃，保温6-7小时；
d、球化处理：将步骤c的锻件加热至860±10℃保温6-7小时后，再以50℃每小时的速度冷至740±10℃，保温6-7小时后，再以20℃每小时的速度冷至680℃后，炉冷至550-500℃出炉空冷。
步骤b采用940±10℃高温保温2小时，利用热力学及动力学原理，可阻断组织遗传性，且经过扩散使各成份均匀性达到改善。
步骤c采用50℃每小时的速度将940℃炉冷至740±10℃，使质点获得重新成核条件。
本发明与现有技术相比：
本发明的产品淬火后平均晶粒度达到8.5级(标准7级或更细)，混晶现象消除。完全解决了由于轴承套圈锻件混晶导致的产品质量问题，达到了产品在技术方面和使用方面的要求，同时提高了轴承的尺寸稳定性，延长了轴承使用寿命，避免了由于锻件晶粒度混晶形成批废造成的经济损失。
附图说明
图1是本发明原材料混晶的金相检验图；
图2是本发明轴承套圈锻件混晶的金相检验图
图3是本发明高温短时球化退火工艺曲线图；
图4是本发明消除混晶后的轴承套圈锻件金相检验图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步技术描述：
本发明的具体步骤如下：
a、材料预热：将存在严重混晶的W9Cr4V2Mo钢制轴承套圈锻件预热至750℃，保温2小时；
b、高温加热：依据热力学原理及动力学原理将步骤a的锻件以每小时150℃的速度升温至940℃，保温2小时；
c、等温球化加热：将步骤b的锻件以50℃每小时的速度炉冷至740℃，保温6小时，使质点获得重新成核条件；
d、球化处理：将步骤c的锻件加热至860℃保温6小时，后以50℃每小时的速度冷至740℃，保温6小时后，再以20℃每小时的速度冷至680℃后，炉冷至550℃出炉空冷。
本发明首先对加热设备进行有效加热区炉温均匀性测量，确定加热炉有效加热区位置和有效面积及空间，保证坯料加热质量；
其次，参加科研实验的工程技术人员在技术、工艺及产品质量控制方面做了详细分析研究及大量的工艺试验。
通过对经高温短时球化退火处理后的锻件进行检验，本发明的产品淬火后平均晶粒度达到8.5级(标准7级或更细)，混晶现象消除。完全解决了由于混晶导致的产品质量问题，达到了产品在技术方面和使用方面的要求，同时改善了锻件的组织均匀性，提高了轴承的尺寸稳定性，延长了轴承使用寿命，避免了由于锻件晶粒度混晶形成批废造成的经济损失。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (1)
1.一种解决高温轴承钢W9Cr4V2Mo严重混晶的工艺方法，其特征在于：具体步骤如下：
a、材料预热：将存在严重混晶的W9Cr4V2Mo钢制轴承套圈锻件预热至750±10℃，保温2小时；
b、高温加热：将步骤a的锻件以每小时150℃的速度升温至940±10℃，保温2小时；
c、等温球化加热：将步骤b的锻件以50℃每小时的速度炉冷至740±10℃，保温6-7小时；
d、球化处理：将步骤c的锻件加热至860±10℃保温6-7小时后，再以50℃每小时的速度冷至740±10℃，保温6-7小时后，再以20℃每小时的速度冷至680℃后，炉冷至550-500℃出炉空冷。
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