CN116145074A - 钢产品的热处理方法、钢产品和轴承套圈 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢产品的热处理方法，所述方法包括以下步骤：步骤1)，将钢产品置于第一温度下进行预热和/或至少在含氮的炉内气氛中进行预渗，并持续第一时间；步骤2)，将预热和/或至少在含氮的炉内气氛中预渗后的钢产品在第二温度下进行强渗碳，并持续第二时间；步骤3)，将强渗碳后的钢产品在第三温度下进行碳氮共渗，并持续第三时间；其中，所述第二温度大于所述第一温度和所述第三温度。本发明还提供一种钢产品和一种轴承套圈。

Description

钢产品的热处理方法、钢产品和轴承套圈

技术领域

本申请涉及一种热处理方法，特别涉及一种采用渗碳工艺叠加碳氮共渗工艺的热处理方法，以及通过该热处理方法所制得的钢。

背景技术

在炼钢领域中，对钢材进行热处理是优化钢材性能的常规手段之一。例如，在该领域中存在一种被称为碳氮共渗工艺的热处理方法，其通常是采用对钢(特别是钢件表面)同时渗入碳、氮的化学表面热处理工艺；它在一定程度上克服了渗氮钢硬度高但渗层浅，以及渗碳钢硬化深度大但表面硬度相对较低的缺点。并且，与普通渗碳工艺相比，碳氮共渗工艺具有较低的处理温度，较快的渗入速度，较高的渗层淬透性和回火抗力，较好的耐磨性和抗疲劳性能等优点。

碳氮共渗工艺根据不同的共渗介质状态可分为气体碳氮共渗、液体碳氮共渗以及固体碳氮共渗三类。在当前的实际生产中，固体碳氮共渗和液体碳氮共渗已经很少使用。而气体碳氮共渗由于不用氰盐，容易控制表面的处理质量，并且较易实现机械化和自动化，在当前的生产中应用较为广泛。

然而，当前实际应用的碳氮共渗工艺通常存在处理时间较长、生产成本较高等问题；当前的碳氮共渗工艺所制得的钢，往往存在耐冲击性不足、耐磨性耐温性不够等问题，并且，一般都难以在高污染和高温的工作环境中实际使用。

因此，本领域期望能够改进现有的碳氮共渗工艺，使其能够得到更广泛的应用，从而经处理的钢材能够具有良好的耐温性、耐磨性、和耐冲击性等相关性能，特别地可以适用于高污染和高温的工作环境中。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提出了一种采用渗碳工艺叠加碳氮共渗工艺的热处理方法。

根据本发明的钢产品的热处理方法，包括以下步骤：步骤1)，将钢产品置于第一温度下进行预热和/或至少在含氮的炉内气氛中进行预渗，并持续第一时间；步骤2)，将预热和/或至少在含氮的炉内气氛中预渗后的钢产品在第二温度下进行强渗碳，并持续第二时间；步骤3)，将强渗碳后的钢产品在第三温度下进行碳氮共渗，并持续第三时间；其中，所述第二温度大于所述第一温度和所述第三温度。

本发明还提供一种钢产品，包括：具有第一硬度的碳氮共渗层；具有第二硬度的渗碳硬化层；具有第三硬度的芯部硬化层，其中所述碳氮共渗层位于所述钢产品的外表面，所述芯部硬化层位于所述钢产品的内部，且所述渗碳硬化层位于所述碳氮共渗层和所述芯部硬化层之间。

本发明还提供一种轴承套圈，其是通过本发明的钢产品的热处理方法所得到的钢制造的钢制轴承套圈，或是经过本发明的钢产品的热处理方法处理的钢制轴承套圈。

本发明的技术方案相对于现有技术可以实现诸多优点，包括但不限于：

针对一些传统上只能进行渗碳处理的钢(例如国标钢20CrNi2Mo)提出了合适的渗碳+碳氮共渗的热处理工艺。本发明将渗碳的高硬化层深和碳氮共渗的耐污染和耐高温特点进行了结合，优选先对钢产品进行预渗(例如至少在含氮的炉内气氛中进行预渗)，利用渗入的氮在强渗碳阶段加速碳的渗入，最后再进行碳氮共渗。新工艺可以在相对短的工艺时间里为产品提供足够的硬化层深,并在钢的内部形成三种硬化层。本发明的热处理工艺在工艺效率和成本方面更有优势，与传统的碳氮共渗工艺相比，达到相同的碳氮共渗层深度，新工艺能够将生产时间缩短30％。同时，本发明的热处理工艺所制得的钢耐冲击性能更好，在低温回火区间，其冲击功值能提高约一倍。相对于普通渗碳工艺而言，本发明的热处理工艺所制得的钢产品在高污染和高温的工作环境更有优势，而传统渗碳工艺的产品很难在200℃以上的环境中应用，而本发明工艺的钢产品可以在特别是200℃以上的高温环境中使用。并且，在高污染环境下，本发明的热处理工艺所制得的钢产品比传统渗碳工艺所制得的钢产品耐磨性提高至少一倍。

附图说明

图1是显示了根据本发明的一实施例的热处理工艺曲线。

图2是显示了根据本发明的一优选实施例的热处理工艺曲线。

图3是显示了根据本发明的另一实施例的热处理工艺曲线。

图4是显示了根据本发明的又一实施例的热处理工艺曲线。

图5是显示了根据本发明的再一实施例的热处理工艺曲线。

图6是显示了根据本发明的又再一实施例的热处理工艺曲线。

具体实施方式

下面参照附图进一步描述根据本发明的钢产品的热处理方法。应理解，将本发明的方法描述为钢产品的热处理方法，其不仅适于用于制造构件之前的钢材的热处理，还适于已制造的钢构件(例如轴承套圈)的热处理，故钢产品包括钢材和钢构件。另外，本文中所提到的碳势不是一个流量的量纲，而是指将纯铁放到一定温度的加热炉中，与炉内气氛达到平衡时表面的含碳量；这个含碳量被称为碳势，在本发明中使用CP(％)来表征。

参见附图，本发明提出一种钢产品的热处理方法，其可以将渗碳工艺所制得产品的硬化层深以及碳氮共渗工艺所制得产品的耐污染和耐高温等特点进行了结合。简要地说，本发明提供了一种针对钢产品的渗碳+碳氮共渗的热处理工艺。具体来说，本发明的方法包括以下步骤：

步骤1)，将钢产品置于第一温度下进行预热和/或至少在含氮的炉内气氛中进行预渗，并持续第一时间，例如参见图1-6中曲线的水平阶段(I)；

步骤2)，将预热和/或至少在含氮的炉内气氛中预渗后的钢产品在第二温度下进行强渗碳，并持续第二时间，例如参见图1-6中曲线的水平阶段(II)；

步骤3)，将强渗碳后的钢产品在第三温度下进行碳氮共渗，并持续第三时间，例如参见图1-6中曲线的水平阶段(III)；

其中，所述第二温度大于所述第一温度和所述第三温度，从而在步骤2)中将加速碳的渗入。

优选地，可以在第一热处理炉中执行步骤1)、步骤2)和步骤3)，其中，根据不同的实施例，步骤1)中可以采用仅预热(如图1、图3、图5和6所示)，也可以采用仅预渗(未示出)，或预热加预渗(如图2和图4所示)的处理方法。在步骤1)中进行如此的预热和/或预渗处理，能够显著促进步骤2)的强渗碳过程的进行。而且，更优选地是在步骤1)中采用预热和预渗的处理方法，此时，预渗为碳氮共渗、氮碳共渗或渗氮中的一种。

根据本发明热处理方法特别适用于轴承钢的热处理。优选地，特别适用于本发明热处理方法的钢产品例如是国标钢20CrNi2Mo，40CrMnMo或类似的钢。这种钢产品按重量百分比例如具有如下化学成分：碳：0.15-0.5％,硅：0.15-0.4％，锰：0.4-1.6％，铬：0.4-2％，镍：1-4％，钼：0.1-0.4％,Fe为余量。需要特别指出的是，在此之前，没有合适的碳氮共渗工艺可以很好地应用于20CrNi2Mo这样的钢，而只能对其采用渗碳工艺。

根据图2和4所示的实施例，在步骤1)中，采用碳氮共渗的方法进行预热加预渗时，所述第一温度例如为800-870℃(更优选为840℃±5℃)，且所述第一时间例如为30-50分钟(更优选为40分钟±5分钟)。在该步骤1)中，向所述第一热处理炉中通入渗碳介质和含氮气体，使得第一热处理炉的炉内气氛可以具有第一碳势和第一体积百分比的含氮气体。例如，用于碳氮预渗的炉内气氛可以达到CP(％)0.8-1.0的第一碳势(更优选为0.90±0.05)，且第一体积百分比例如可以是5％-11％。对于含氮气体，根据第一热处理炉的具体配置(例如炉的大小等)，通过按一定的流量来通入含氮气体来使炉内气氛具有第一体积百分比的含氮气体。

在未示出的另一实施例或变型中，步骤1)采用氮碳共渗的方法进行预渗，所述第一温度例如为530-570℃(更优选为560℃±5℃)，且所述第一时间例如为50-70分钟(更优选为60分钟±5分钟)。在该步骤1)中，向所述第一热处理炉中通入含氮气体和渗碳介质，使得第一热处理炉的炉内具有第一体积百分比的含氮气体(其余为渗碳介质)。例如，用于氮碳预渗的炉内气氛可以达到含氮气体(第一体积百分比)和渗碳介质的比例为50％：50％。对于含氮气体，根据第一热处理炉的具体配置(例如炉的大小等)，通过按一定的流量来通入含氮气体来使炉内气氛具有第一体积百分比的含氮气体。

在未示出的又一实施例或变型中，步骤1)采用渗氮的方法进行预渗，所述第一温度例如为480-540℃(更优选为520℃±5℃)，且所述第一时间例如为50-70分钟(更优选为60分钟±5分钟)。在该步骤1)中，向所述第一热处理炉中通入含氮气体，使得第一热处理炉内的炉内具有高氮势气氛，此时含氮气体的第一体积百分比为100％。

需要指出的是，此处以及后文所述的“含氮气体”也可以理解为含氮元素的气体，优选为氨气，其在炉内将进一步分解，以实现并促进渗碳/碳氮共渗过程的进行。当然，应理解，在工艺条件允许的情况下也可以采用其他含氮气体，例如氮气等。

优选地，步骤2)中，所述第二温度例如为880-970℃(更优选为930±5℃)。同时，可以根据强渗碳所要形成的渗碳硬化层的目标厚度来选择第二时间，换句话说，第二时间的选择会影响到所形成的渗碳硬化层的厚度。例如，针对轴承钢类型的钢产品，可能需要形成目标厚度为1mm-10mm的渗碳硬化层，相应地，第二时间的范围例如可以是6-220小时。具体说，若需要形成目标厚度为2mm的渗碳硬化层，当第一步骤仅进行预热，则如图1、图3、图5和图6所示，所述第二时间为790-810分钟(更优选为800分钟±5分钟)；当步骤1)进行预热加预渗时，则如图2和4所示，所述第二时间为770-790分钟。而当要形成目标厚度为1mm或3mm的渗碳硬化层时，所述第二时间将会有较大变化。

另外，在该步骤2)中，向所述第一热处理炉中通入渗碳介质且停止含氮气体的通入，使得第一热处理炉内可以具有第二碳势，例如用于强渗碳的炉内气氛可以达到CP(％)1.0-1.40的第二碳势(更优选为1.10±0.05)。

优选地，步骤3)中，所述第三温度例如为800-900℃(更优选为830±10℃)。同时，可以根据碳氮共渗所要形成的碳氮共渗层的目标厚度来选择第三时间，换句话说，第三时间的选择会影响所形成的碳氮共渗层的厚度。例如，针对轴承钢类型的钢产品，可能需要形成目标厚度为0.1mm到3mm(通常是在0.2-0.8mm)的碳氮共渗层，相应地，第三时间的范围例如是4-60小时。具体说，当需要形成目标厚度为0.2mm的碳氮硬化层时，所述第三温度例如为800-900℃(更优选为830±5℃)，且所述第三时间例如为280-390分钟(更优选为300分钟±5分钟)；而当要形成目标厚度为0.4mm或0.6mm的渗碳硬化层时，所述第三温度和所述第三时间将会有较大变化。

另外，在该步骤3)中，向所述第一热处理炉中通入渗碳介质和含氮气体，使得第一热处理炉内的炉内气氛可以具有第三碳势和第二体积百分比的含氮气体。例如用于碳氮共渗的炉内气氛可以达到CP(％)0.9-1.2的第三碳势(更优选为1.0±0.05)，且第二体积百分比例如可以是2％-15％。对于含氮气体，根据第一热处理炉的具体配置(例如炉的大小等)，通过按一定的流量来通入含氮气体来使炉内气氛具有第二体积百分比的含氮气体。例如，在图1-6的实施例中，步骤3)中，可以通过控制含氮气体的通入流量从而达到理想的第二体积百分比。根据后文描述的一优选变化，该第二体积百分比还可以是分阶段变化的体积百分比。

根据本发明的一些优选改进，在步骤1)和步骤2)之间还包括升温阶段，即在步骤1)结束后，在保持步骤1)中的第一碳势和含氮气体的第一体积百分比的状态下升温到步骤2)中的第二温度，随后在步骤2)开始时将碳势改变为第二碳势并停止含氮气体的通入。进一步优选地，在步骤2)和步骤3)之间还包括降温阶段，即在步骤2)结束时将碳势改变为第三碳势，并使含氮气体具有第二体积百分比，并开始降温，直至达到步骤3)所需的第三温度，以开始步骤3)。

进一步优选地，根据本发明的热处理方法中，可以根据不同的工艺或目标需求来设置各步骤中的碳势。例如，第二碳势可以大于第一碳势、第三碳势和第四碳势；第三碳势可以大于第三碳势和第四碳势；第一碳势可以等于第四碳势。

另外，在本发明的另一优选实施方式，可以将步骤3)中的所述碳氮共渗分为两个阶段：碳扩散渗氮阶段和碳氮共渗均匀化阶段。

参见图1-6，将步骤3)的碳氮共渗(III)进一步划分为碳扩散渗氮阶段(III-1)和随后的碳氮共渗均匀化阶段(III-2)，从而碳扩散渗氮阶段(III-1)的持续时间与碳氮共渗均匀化阶段(III-2)的持续时间之和为第三时间。具体说，在步骤3)开始时便进入碳扩散渗氮阶段(III-1)，其例如可以持续240-330分钟(更优选持续300分钟±5分钟)；而随后进入碳氮共渗均匀化阶段(III-2)，其例如可以持续40-60分钟(更优选持续50分钟±5分钟)，直至步骤3)结束。

更优选地，在碳扩散渗氮阶段(III-1)和碳氮共渗均匀化阶段(III-2)这两个阶段中可以保持相同的第三碳势，而含氮气体的体积百分比可以不同。例如，所述碳扩散渗氮阶段(III-1)中含氮气体的体积百分比设置为大于所述碳氮共渗均匀化阶段中含氮气体的体积百分比，从而上述第二体积百分比可以是根据步骤3)中的这种进一步阶段划分而变化的体积百分比。优选地，在图1-6所示的实施例中，在碳扩散渗氮阶段(III-1)中，通过控制含氮气体的通入流量使得含氮气体的体积百分比达到2％-15％；在随后的碳氮共渗均匀化阶段(III-2)中，通过控制含氮气体的通入流量使得含氮气体的体积百分比达到2％-8％。

根据本发明的进一步改进，还可以在步骤3)之后，在用于执行步骤1-3)的第一热处理炉中或在另外的第二热处理炉中执行奥氏体化处理步骤(IV)，随后执行淬火步骤(V)。例如，图1-2、5示出了在第一热处理炉中执行奥氏体化处理，而图3-4、6则示出了在第一热处理炉中执行步骤1-3)之后，将所处理的钢产品转移到另外的第二热处理炉中并执行奥氏体化处理，因此图3-4、6相较于图1-2、5存在对应于出炉和入炉的缓冷和升温阶段。另外，在图5-6所示的优选实施例中，执行步骤2)之后且在执行步骤3)之前，还可以对经强渗碳的钢产品缓冷降温。例如，优选可以在步骤2)之后缓冷降温至650℃以下，并经一段时间后再执行步骤3)。又例如，优选可以在第一热处理炉中执行该缓冷降温，或者可以先将钢产品移出第一热处理炉，经缓冷降温后，再移入第一热处理炉。而且，经研究发现，在步骤2)和3)之间执行这种缓冷降温可以细化晶粒，实现组织均匀性。

所述奥氏体化处理可以包括以第四温度执行保温处理并持续第四时间，且通入渗碳介质和含氮气体，使得炉内气氛具有第四碳势和第三体积百分比的含氮气体。第四温度设置为小于第三温度。例如，在图1-6的优选实施例中，所述奥氏体化处理阶段可以包括：以820℃±5℃的温度保温并持续45-60分钟(更优选持续55分钟±5分钟)，同时炉内气氛达到0.7-1.1的第四碳势(更优选达到0.8±0.05的第四碳势)且含氮气体的第三体积百分比为2％-9％(对应于按照5L/min的流量通入含氮气体)。

进一步优选地，例如可以采用油淬或者盐淬的方式执行随后的淬火步骤(V)。所述油淬的油温可以设定为80±5℃，盐淬的温度可以设定为180±5℃。

此外，根据本发明的进一步改进，还可以在步骤1)前设置预氧化步骤(P)。所述预氧化步骤可以包括，在第三热处理炉中以第五温度执行等温处理并持续第五时间，具体取值可以根据钢产品的类型和性能需要而有所不同。第五温度设置为小于第一温度。例如，在图1-6的优选实施例，所述第五温度可以为400℃，且第五时间可以为60分钟±5分钟。根据本发明的热处理方法可以在相对短的工艺时间里为产品(其可以是钢或钢构件)提供足够的硬化层深,并在产品的表面和内部根据工艺顺序形成三种硬化层，即从钢产品的外表面向内依次包括：具有第一硬度的碳氮共渗层，例如该碳氮共渗层的含碳量优选为0.6-1.2％，含氮量优选为0.03-0.5％；具有第二硬度的渗碳硬化层，例如该渗碳硬化层的含碳量优选为0.6％-1.2％；和具有第三硬度的芯部硬化层，例如该芯部硬化层的含碳量优选为0.15-0.5％。其中，所述第二硬度小于第一硬度且大于第三硬度。

即碳氮共渗层位于钢产品的外表面，芯部硬化层位于钢产品的内部，且渗碳硬化层位于碳氮共渗层和芯部硬化层之间。下面将详细描述这三个层及其优点。

一、芯部硬化层，其具有例如30-48HRC的第三硬度，该芯部硬化层可以为产品提供良好的强度和韧性性能，来匹配应用中的冲击载荷。具体来说，芯部硬化层的硬度是来自材料本体且是通过上述淬火步骤获得的，若去除渗碳硬化层和碳氮共渗硬化层后则余下的都是芯部硬化区。与现有技术相比，普通GCr15钢在低温回火时具有30J左右的冲击功，经过本发明的热处理方法处理后，钢产品的芯部硬度得到了很好地控制，其芯部硬度比普通Cr15钢的芯部硬度低10-25HRC，进而将冲击功提升到60J。

二、渗碳硬化层，其具体例如50-60HRC的第二硬度，该渗碳硬化层为钢产品提供了良好的强度并为表层的碳氮共渗硬化层提供支撑。渗碳硬化层提供了良好的硬度过渡，如果没有这种过渡，钢产品的硬度例如会从60HRC的表面硬度直接变为40HRC内部硬度时，则表面的碳氮共渗层很容易剥落。根据不同的钢产品种类、不同的工艺参数和/或性能需求，渗碳硬化层的深度范围例如可以为1mm到10mm，通常在2mm左右；碳氮硬化层的深度范围例如可以为0.1mm到3mm,通常在0.2-0.8mm的范围内，优选的目标值是0.4mm。

三、碳氮共渗层，其具有例如60-65HRC的第一硬度，该碳氮共渗层可以为产品提供良好的强度和耐磨性，尤其是在污染较严重的工作环境和/或温度较高的工作环境中。一方面，这种特性主要来自于铁的晶格中渗入了氮，含氮马氏体的分解温度高于含碳马氏体的分解温度，从而让碳氮共渗层获得比渗碳更好的耐温性；另一方面，含氮量的提高让铁的晶格饱和度和畸变也更高，这提高了硬度进而提升了耐磨性。

此外，根据本发明的热处理方法对钢进行热处理后，钢的碳氮共渗层可以具有0.03％-0.5％的氮含量，且钢可以具有5％-40％的残余奥氏体；进一步优选地，残余奥氏体目标含量可以控制为25％。碳氮共渗层的残余奥氏体含量超过了20％，其作为软质相与基体的硬质相形成了软硬复合相，降低了硬质相对于表现缺陷的敏感性，并且残余奥氏体会在应用过程中持续转变成马氏体硬质相，也会对耐磨性有所贡献。

进而，按照本发明的热处理方法，发明人首次对国标钢20CrNi2Mo进行了这种热处理(即渗碳+碳氮共渗的热处理)。与经过传统渗碳工艺的20CrNi2Mo国标钢或与经过普通碳氮共渗工艺的其他渗碳钢进行对比，经过本发明热处理方法处理的20CrNi2Mo国标钢可以提供非常优越的高污染、高温和高冲击应用性能，特别适用于制造铁路轴承的相关部件。

因此，本发明还提出一种钢产品，包括：具有第一硬度的碳氮共渗层，例如该碳氮共渗层的含碳量优选为0.6-1.2％，含氮量优选为0.03-0.5％；具有第二硬度的渗碳硬化层，例如该渗碳硬化层的含碳量优选为0.6％-1.2％；和具有第三硬度的芯部硬化层，例如该芯部硬化层的含碳量优选为0.15-0.5％；其中所述碳氮共渗层位于所述钢产品的外表面，所述芯部硬化层位于所述钢产品的内部，且所述渗碳硬化层位于所述碳氮共渗层和所述芯部硬化层之间优选地，第一硬度的范围可以为60-65HRC；第二硬度的范围可以为50-60HRC；第三硬度的范围可以为30-48HRC。

进一步地，本发明还提出一种轴承套圈，其是通过上述钢产品的热处理方法所得到的钢制造的钢制轴承套圈，或是经过上述钢产品的热处理方法处理的钢制轴承套圈。

上文中参照优选的实施例详细描述了本公开所提出的方案的示范性实施方式，然而本领域技术人员可理解的是，在不背离本公开理念的前提下，可以对上述具体实施例做出多种变型和改型，且可以对本公开提出的各种技术特征、结构进行多种组合，而不超出本公开的保护范围，本公开的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (12)

1.一种钢产品的热处理方法，包括以下步骤：

步骤1)，将钢产品置于第一温度下进行预热和/或至少在含氮的炉内气氛中进行预渗，并持续第一时间；

步骤2)，将预热和/或至少在含氮的炉内气氛中预渗后的钢产品在第二温度下进行强渗碳，并持续第二时间；

步骤3)，将强渗碳后的钢产品在第三温度下进行碳氮共渗，并持续第三时间；

其中，所述第二温度大于所述第一温度和所述第三温度。

2.如权利要求1所述的钢产品的热处理方法，其中，在第一热处理炉中执行步骤1)、步骤2)和步骤3)；且所述步骤1)中的预渗为碳氮共渗、氮碳共渗或渗氮中的一种；

在步骤1)中，当采用碳氮共渗或氮碳共渗进行预渗时，向所述第一热处理炉中通入含氮气体使得所述第一热处理炉的炉内气氛具有第一体积百分比的含氮气体，向所述第一热处理炉中通入渗碳介质使得所述第一热处理炉的炉内气氛具有第一碳势；

在步骤1)中，当采用渗氮进行预渗时，向所述第一热处理炉中通入含氮气体使得所述第一热处理炉的炉内气氛具有第一体积百分比的含氮气体；

在步骤2)中，向所述第一热处理炉中通入渗碳介质且停止含氮气体的通入，使得所述第一热处理炉具有第二碳势；和/或

在步骤3)中，向所述第一热处理炉中通入渗碳介质和含氮气体，使得所述第一热处理炉的炉内气氛具有第三碳势和第二体积百分比的含氮气体。

3.如权利要求2所述的钢产品的热处理方法，其中，

在步骤1)中，当采用碳氮共渗进行预渗时，所述第一碳势为0.8-1.0且所述第一体积百分比为5％-11％；当采用氮碳共渗进行预渗时，第一体积百分比为50％；当采用渗氮进行预渗时，第一体积百分比为100％。

在步骤2)中，所述第二碳势为1.0-1.40；和/或

在步骤3)中，所述第三碳势为0.9-1.2且所述第二体积百分比为2％-15％。

4.如权利要求2所述的钢产品的热处理方法，还包括：

在步骤3)之后，在该第一热处理炉中或在另外的第二热处理炉中执行奥氏体化处理步骤，随后执行淬火步骤，

其中，在所述奥氏体化处理步骤中，以第四温度执行保温处理并持续第四时间，且通入渗碳介质和含氮气体，使得炉内气氛具有第四碳势和第三体积百分比的含氮气体。

5.如权利要求1-4中任一项所述的钢产品的热处理方法，其中，步骤3)中的所述碳氮共渗分为碳扩散渗氮阶段和随后的碳氮共渗均匀化阶段；

其中，所述碳扩散渗氮阶段的持续时间与所述碳氮共渗均匀化阶段持续的时间之和为第三时间；和/或

其中，所述碳扩散渗氮阶段中含氮气体的体积百分比与所述碳氮共渗均匀化阶段中含氮气体的体积百分比不同。

6.如权利要求1所述的钢产品的热处理方法，在步骤1)前设置预氧化步骤，所述预氧化步骤包括，在第三热处理炉中以第五温度执行等温处理并持续第五时间。

7.如权利要求2所述的钢产品的热处理方法，其中，

在步骤1)中，当采用碳氮共渗进行预渗时，所述第一温度为800-870℃，且所述第一时间为30-50分钟；当采用氮碳共渗进行预渗时，所述第一温度为530-570℃，且所述第一时间为50-70分钟；当采用渗氮进行预渗时，所述第一温度为480-540℃，且所述第一时间为50-70分钟；和/或

在步骤2)中，所述第二温度为880-970℃，且根据强渗碳所要形成的渗碳硬化层的目标厚度来选择所述第二时间；和/或

在步骤3)中，所述第三温度为800-900℃，且根据碳氮共渗所要形成的碳氮共渗层的目标厚度来选择所述第三时间。

8.如权利要求1-7中任一项所述的钢产品的热处理方法，其中，所述钢产品为轴承钢，按重量百分比，其包括如下化学成分：碳：0.15-0.5％,硅：0.15-0.4％，锰：0.4-1.6％，铬：0.4-2％，镍：1-4％，钼：0.1-0.4％，Fe为余量。

9.如权利要求1-7中任一项所述的钢产品的热处理方法，其中，在步骤2)之后且在步骤3)之前，还包括将经强渗碳的钢产品缓冷降温。

10.一种钢产品，包括：

具有第一硬度的碳氮共渗层；

具有第二硬度的渗碳硬化层；

具有第三硬度的芯部硬化层，

其中，所述碳氮共渗层位于所述钢产品的外表面，所述芯部硬化层位于所述钢产品的内部，且所述渗碳硬化层位于所述碳氮共渗层和所述芯部硬化层之间，

其中，所述第二硬度小于第一硬度且大于第三硬度。

11.如权利要求10所述的钢产品，其中

该碳氮共渗层的含碳量为0.6-1.2％，含氮量为0.03-0.5％，

该渗碳硬化层的含碳量为0.6％-1.2％

该芯部硬化层的含碳量为0.15-0.5％。

12.一种轴承套圈，其是通过权利要求1-9中任一项所述的钢产品的热处理方法所得到的钢制造的钢制轴承套圈，或是经过权利要求1-9中任一项所述的钢产品的热处理方法处理的钢制轴承套圈。

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