CN115323128A - 一种基于罩式炉GCr15盘条球化退火工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于罩式炉GCr15盘条球化退火工艺。本发明中所述的GCr15质量百分比符合GB/T18254‑2016中的成分配比，罩式炉为德国LOI保护气氛退火炉，工艺步骤如下：热轧盘条装入罩式退火炉；盘条随炉升温至645～655℃保温；再次快速升温至795～805℃保温；控制冷却降温至780～790℃保温；快速冷却至705～715℃保温；快速升温至750～760℃保温控制冷却至645～655℃后随炉冷却至室温出炉。本发明工艺覆盖规格范围广为φ≤25mm所有热轧盘圆，便于职工操作，可有效减轻边部脱贫碳层，并能获得均匀的球状碳化物及较低的硬度，适合于后续加工。
Description
技术领域
本发明属于轴承钢线材制造技术领域，具体涉及一种基于罩式炉GCr15盘条球化退火工艺。
背景技术
高碳铬轴承钢是我国轴承行业用量最大的钢种，占轴承行业用钢量的85％以上，而GCr15是该类钢中具有代表性的钢种之一，其主要制造成滚动轴承的滚动体和套圈，广泛应用于机械制造、铁路运输、汽车制造、国防工业等领域。
轴承钢线材的市场需求越来越大，但市场竞争也非常激烈，下游客户为了提高市场竞争力，对质量要求非常严格，同时为提高材料利用率，越来越多的企业开始使用盘卷轴承钢丝作为原料通过冷镦加工轴承滚动体。采用冷镦的方法生产轴承滚动体，变形速度快，变形程度大，因此要求材料必须有良好的塑性、较好的淬透性和回火稳定性，为获得以上性能必须确保轴承钢具有良好球化的细粒状珠光体。盘条要获得细粒状组织有多种途径，如球化退火、反复拉拔+再结晶退火等，而最有效的途径是球化退火。
罩式退火炉由于自动化程度高，生产效率高，而且燃料消耗低，被广泛应用于盘条产品的退火处理，但由于罩式炉的布料特性，使得退火后的材料往往表现为表面至中心球化严重不均，或不同部位的组织差别较大，直接影响后道加工，甚至产品的最终寿命。目前多数冶金企业在使用罩式炉生产采用的是双相区等温球化退火工艺，这种工艺易控制，但是球化时间长、能耗偏大、效率低，且存在不同规格组距使用不同工艺的情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种基于罩式炉GCr15盘条球化退火工艺，该工艺适应性强，能涵盖所有φ≤25mm盘条，并能有效提高组织均匀性且减少边部脱贫碳层，降低硬度，利于后道加工，提高客户生产效率。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种基于罩式炉GCr15盘条球化退火工艺，其特征在于整个退火过程进行氢气保护，并包括以下工艺步骤：
1、将热轧盘条装炉随炉第一次以500～600℃/h快速升温至645～655℃进行保温0.5～1h；以提升炉内各部位的温度均匀性，且降低炉内的氧、水分含量。
2、第一次保温后盘条第二次以120～150℃/h快速升温至795～805℃保温0.5～1h；该段保温区域可确保炉内最低温度区域盘条快速提升至奥氏体及渗碳体两相区温度，以使得炉内各部位的盘条同时开始球化。
3、第二次保温后盘条以10～15℃/h控制冷却至780～790℃保温3～4h；使得片状珠光体通过离异共析转变获得足够多的细小弥散的碳化物粒子作为后续非均匀形核的核心。
4、第三次保温后盘条以40～60℃/h快速冷却至705～715℃保温1～2h；该段工艺在节约能源的情况下确保形核逐步长大，获得细小的球状碳化物。
5、第四次保温后盘条以40～60℃/h快速升温至750～760℃保温3.5～4.5h；该段工艺使得边部贫碳区域进入奥氏体及渗碳体两相区，使得边部组织开始球化去除边部片状珠光体组织，同时其他部位的球状组织也逐渐长大。
6、第四次保温后盘条以15～25℃/h控制冷却至645～655℃，最后空冷出炉；该段工艺能够将材料硬度降低，且使得边部及心部组织均匀长大。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明涉及一种专门基于罩式炉的球化退火工艺，通过高、低温双相等温球化退火工艺共同结合而获得均匀组织、改善边部片状珠光体脱碳的工艺，且该工艺覆盖规格组距大(适用于所有φ≤25mm GCr15盘条)，利于职工操作，能有效提高组织均匀性且减少边部脱贫碳层，降低硬度，利于后道加工，且能提高轴承最终产品的疲劳寿命，同时可以减少客户加工余量，提高冷镦速度，降低综合成本，为客户创造价值。
附图说明：
图1为本发明所述工艺曲线示意图。
图2为本发明所述工艺生产的半径以外的组织(1000X)示图。
图3为本发明所述工艺生产的半径以内的组织(1000X)示图。
图4为本发明所述工艺生产的脱碳(500X)示图。
具体实施方式
下面结合实例对本发明内容作进一步说明。
以下所述实例，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不仅限于此，因此任何依据本发明所作的同等替换或改变，都在本发明的保护范围之内。
具体以热轧盘圆φ15.5mm GCr15为例，装炉后设定1.25h升温至650℃保温0.5h，再次设定1.25h快速升温至800℃保温0.5h，设定时间1h控冷至785℃保温3.5h，设定时间1.5h 冷却至710℃保温1.5h，设定1h升温至755℃保温4h，设定5.5h控冷至650℃后，空冷出炉。
实施案例检验结果：
| 样品编号 | 脱贫碳层mm | 组织 | 硬度HBW |
| 样1 | 0.02 | 3.0 | 179 |
| 样2 | 0.03 | 3.0 | 176 |
| 样3 | 0.04 | 3.0 | 178 |
| 样4 | 0.03 | 3.0 | 181 |
| 样5 | 0.04 | 3.0 | 178 |
| 样6 | 0.03 | 3.0 | 179 |
| 样7 | 0.05 | 3.0 | 183 |
| 样8 | 0.04 | 3.0 | 182 |
| 样9 | 0.05 | 3.0 | 183 |
| 样10 | 0.03 | 3.0 | 181 |
| 样11 | 0.03 | 3.0 | 182 |
| 样12 | 0.02 | 3.0 | 184 |
| 样13 | 0.01 | 3.0 | 183 |
| 样14 | 0.04 | 3.0 | 182 |
以上实施案例是有合同的订单，通过客户检验反馈组织均匀性很好，硬度很低，轻拉后非常适合冷镦加工，同时仅能发现少量的贫碳层，客户反馈减少了磨削量，且在制成成品钢球后马氏体组织非常均匀，疲劳寿命是同类产品的1.5倍。
尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于罩式炉GCr15盘条球化退火工艺，其特征在于整个退火过程进行氢气保护，包括以下工艺步骤：
1)将热轧盘条装炉随炉第一次快速升温至645～655℃进行第一次保温；
2)第一次保温后盘条第二次快速升温至795～805℃保温；
3)第二次保温后盘条控制冷却至780～790℃保温；
4)第三次保温后盘条第一次快速冷却至705～715℃保温；
5)第四次保温后盘条第三次快速升温至750～760℃保温；
6)第五次保温后盘条控制冷却至645～655℃，最后空冷出炉。
2.根据权利要求1所述的一种基于罩式炉GCr15盘条球化退火工艺，其特征在于步骤1)中盘条第一次快速升温的升温速率500～600℃/h，第一次保温时间为0.5～1h。
3.根据权利要求1所述的一种基于罩式炉GCr15盘条球化退火工艺，其特征在于步骤2)中盘条第二次快速升温的升温速率120～150℃/h，第二次保温时间为0.5～1h。
4.根据权利要求1所述的一种基于罩式炉GCr15盘条球化退火工艺，其特征在于步骤3)中盘条由795～805℃控制冷却至780～790℃，冷却速率10～15℃/h，第三次保温时间为3～4h。
5.根据权利要求1所述的一种基于罩式炉GCr15盘条球化退火工艺，其特征在于步骤4)中盘条第一次快速冷却的冷却速率为40～60℃/h，第四次保温时间为1～2h。
6.根据权利要求1所述的一种基于罩式炉GCr15盘条球化退火工艺，其特征在于步骤5)中盘条第三次快速升温的升温速率40～60℃/h，第五次保温时间为3.5～4.5h。
7.根据权利要求1所述的一种基于罩式炉GCr15盘条球化退火工艺，其特征在于步骤6)中从750～760℃控制冷却至645～655℃，冷却速率15～25℃/h。
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