CN1287183A - 一种适用于大载荷、重冲击工况下的轴承钢及热处理工艺 - Google Patents

一种适用于大载荷、重冲击工况下的轴承钢及热处理工艺 Download PDF

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一种适于大载荷、重冲击工况下的轴承钢,其化学组成为(重量百分比):C:0.6—0.8;Cr:0.2—0.34;Mn:0.55—0.85;Si:1.0—1. 3;Mo:0.4—0.6;V:0.2—0.4;S≤0.025;P≤0.025,余下为Fe。其热处理工艺为对车加工后轴承零件采用直接淬火工艺,对其钢件先进行球化退火,以期得到球状珠光体组织;然后进行直接淬火和回火处理。对车加工后轴承零件采用高频表面淬火工艺,对其钢件先进行正火和回火或调质处理,以期得到索氏体组织,然后进行高频表面淬火和回火处理。

Description

一种适用于大载荷、重冲击工况下的轴承钢及热处理工艺
本发明属于钢的材料及其处理工艺技术领域，主要涉及大载荷重冲击工况下的轴承钢及适用于该钢种的热处理工艺。
目前国内生产制造大载荷、重冲击的轴承，如钢厂的轧机，铁路机车车辆，以及矿山、石油等机械上轴承，现有技术是：
1．采用的材料是GCr18Mo和渗碳钢中的20Cr2Ni4A，20CrNi2MoA等钢
   材。
2．轴承生产所用的热处理对GCr18Mo等是采用等温处理，以获得下
   贝氏体或下贝加马氏体组织，需要热处理的时间一般在四到五个
   小时。而对20Cr2Ni4A等渗碳钢是采用渗碳处理，热处理时间从
   几十个小时到百八十小时，有的高达130-190小时。
它们在车加工前都需要球化处理工序，且费用高。20Cr2Ni4A等渗碳钢的深层渗碳处理渗碳工艺曲线见附图1。
从附图1可以看出，20Cr2Ni4A等渗碳钢的深层渗碳处理的总时间需要130-190小时，工艺复杂，生产周期长，从能源到补助材料消耗都很大。目前国内轴承生产上对渗碳钢基本上都采用这种类似工艺。渗碳周期长。
GCr18Mo的等温淬火工艺曲线见附图2-1、2-2。
附图2-1为中大壁厚套圈等温淬火工艺曲线。
附图2-2为特大壁厚套圈等温淬火工艺曲线。
采用等温处理对目前已用钢种来讲如果在Ms点以上10℃等温，等温时间需10小时方能得到下贝氏体组织，在Ms点以上50-60℃温度等温需等温时间4小时，并且等温处理，如果采用盐浴、淬火后尚需增加清洗工件表面盐膜工序，比直接高温淬火复杂。
从目前普遍采用的轴承钢进行等温和渗碳热处理工艺来看，共同存在着生产周期长，能耗大，原材料价格高，生产效率低，热处理工艺复杂等问题。
本发明的目的就是设计一种成本低、效益大、能耗小、寿命高的大载荷、重冲击工况下运行的轧机、铁路机车车辆等轴承用的钢材。该钢可以直接用高温淬火处理或直接用高频淬火这一简单热处理工艺，就可获得GCr18Mo等温处理或20Cr2Ni4A渗碳处理所获得的机械性能，而且有的机械性能，比如ak冲击值，压入塑性变形的抗力等又高于GCr18Mo等温处理和20Cr2N4A渗碳方法所获得的机械性能。
本技术方案钢的化学成份的设计要点及目标满足大载荷、重冲击工况下运行的机车、轧机、矿山等轴承制造的需求，并要改变现有复杂的工艺路线为目标，努力寻求高强度，高弹性，高比例极限和高冲击抗力，特别多次高冲击疲劳强度为主干，并考虑淬硬性、淬透性、耐磨性等方面而进行设计的。
本钢种化学成份：
1、首先考虑到Si、Mn弹性钢的特性。如果1.2-2.0％Si和
   0.55-0.85％Mn的渗入，将提高钢材的硬度，提高强度及耐冲
   击性能，并能增加淬透性及回火稳定(Si能阻止马氏体分解)。
2、Mo(钼)
   当有Cr存在的情况下(FeMo)23C6优先生成，在这种碳化物中，
   Cr、V都能溶解。在0.5％Mo左右，基本消除钢回火脆，当Mo
   含量高于0.8％消除回火脆效果不明显。一般合金钢中Mo含量
   在0.15-0.6(％)，钼的碳化物在较高温度时，不会全部溶解，
   由于它弥散分布，故能细化晶粒，提高强度、韧性。
3、V(钒)
   合金钢中，钒的含量一般不大于0.5％，在0.2-0.5范围内，
   与Cr、Mn、Si复合作用，提高强度，使弹性极限和比例极限
   几倍提高，它能提高淬透性，细化晶粒，提高晶粒粗化温度，
   阻止马氏体分解，增强回火稳定性，特别降低铬、锰的回火
   脆。4.C(碳)
C含量在0.6％以下，对大壁厚的轴承，其淬透性、淬硬性都不
好，为此提高含碳量在0.6-0.8％。如再提高将影响冲击韧性等。
如目前国内的轴承钢，含碳量都在1.0％左右。冲击韧性尚满足
不了大壁厚的轴承制造上的要求。
下面是本发明轴承钢的化学成份及技术要求。
           轴承钢的化学成份(重量％)
钢材质量标准：
中心疏松，一般疏松，偏析按YJB84标准1、2、3级别图，合
格钢为≤1级。
           非金属夹杂物
夹杂物类型 细系 粗细
A 2.5 1.5
B 2.0 1.5
C 2.0 1.5
D 1.5 1.5
按YJB84标准图四评定
碳化物：
共晶碳化物≤5级按GB1299-85
碳化物网状≤3级按YJZ84评级图评定
碳化物带状≤3级按YJZ84评级图评定
碳化物液析≤3级按YJZ84评级图评定
本发明轴承钢的热处理工艺可分为两种形式。第一种热处理工艺是：如果车加工后的轴承零件采取直接高温淬火工艺，则车加工前的轴承零件要先进行球化退火处理，以期得到球状珠光体组织。然后把球状珠光体组织的轴承零件再进行直接高温淬火，然后回火。
第二种热处理工艺是：如果车加工后的轴承零件采取高频表面淬火工艺，则车加工前的轴承零件要先进行正火和高温回火处理或对轴承零件进行调质处理，以期得到索氏体组织。把索氏体组织的轴承零件进行车加工后，再对这些零件进行高频表面淬火和回火热处理。
两种热处理工艺分述如下：
车加工的轴承零件采取直接高温淬火热处理工艺。
对车加工的轴承零件采用直接淬火热处理工艺，首先要对轴承零件进行球化退火处理，以期得到球状珠光体组织。
球化退火工艺工艺曲线如图3所示。将钢件加热到730℃±10℃，进行保温，保温时间根据装炉量多少控制在6-8小时，然后以10-15℃/小时炉内冷却至550℃后出炉空冷。其中保温时间根据装炉量不同，适当选择保温时间。
球化退火后的轴承零件进行直接淬火和回火处理。直接淬火工艺见附图4，直接淬火工艺是将轴承零件加热到845℃-875℃±10℃保温，保温时间按有效壁厚1.0-1.3分/mm控制，保温时间到后。将轴承零件进行淬火(快速油)；淬火后轴承零件进行油回火，回火温度为170℃-200℃，回火时间按零件有效厚度控制在3-5小时，出炉后空冷。
车加工后轴承零件采用高频表面淬化工艺，首先要对车加工前零件进行正火，然后进行高温回火，也可以进行调质处理，以期得到索氏体组织。正火工艺曲线见附图5。正火后再高温回火，以得到索氏体组织，高温回火工艺曲线见附图6。正火工艺为：将钢件加热到900℃-920℃±10℃保温，保温时间为45-60分钟，钢件出炉后喷雾迅速空冷，正火后进行高温回火，回火温度为540℃±10℃出炉后空冷；回火时间按零件厚度5-25mm为2小时，厚度为26-45mm，时间为2.5小时，厚度为46-75mm，时间为3小时。
             高温回火保温时间表
锻件有效厚度15-25mm26-45mm46-75mm 回火温度540540540 回火时间(时)2.02.53.0
经高温回火后的轴承零件车加工完工后进行高频表面淬火，淬火温度为845℃-875℃，经淬火后的零件要进行油回火，回火温度为170℃-200℃，回火时间按零件有效厚度为3-5小时，然后出炉空冷。
调质处理工艺为淬火加高温回火，其中淬火温度为845-875℃，保温时间按保温系数1.2分/mm计算，淬火后进行高温回火，高温回火工艺为高温回火温度540℃±10℃，保温时间按工件厚度不同为1-2小时；经高温回火后的钢件车加工后再进行高频表面淬火处理，淬火温度为845℃-875℃，表面淬火后进行油回火，回火温度为170℃-200℃，回火时间按零件有效厚度从3-5小时中选择，零件出炉后空冷。
本发明钢种具有如下优点和效果：对于大载荷、重冲击工况下运行的轴承制造，只有用本发明钢种才能直接进行高温淬火处理或用高频表面淬火处理这一简单方法而达到轴承的使用技术要求。它与传统的工艺方案(等温和渗碳工艺)相比，既简单又能提高轴承的某些性能，是对大载荷、重冲击工况下运行轴承的传统生产制造途径的大改变，同时还提高了轴承某些性能，见性能比较表。
         本发明钢种与国内所用轴承钢性能比较表注 1、新材料淬火后HRC大于下贝氏体，提高耐磨性。2、新材料冲击韧性高于目前轴承钢适用于大载荷、重冲击工况下用轴承制造。3、新材料径向负荷与渗碳钢和GCr18Mo相当。4、是高强度、压入塑性形变抗力大的材料(拉伸试验，钳口变形夹不住，试样表面无划痕)。从机械性能对照表可以看出，本发明钢种有如下特点：1、本钢种发明的抗压负荷7.8-8.9吨，为GCr152-2.4倍，接近
 20Cr2Ni4A大于等于8的负荷。2、淬火硬度HRC：本钢种淬火后硬度HRC59-61，该硬度的测得是
 用φ85×85mm试样，经淬火中剖，测剖面上硬度，矩元柱表面
 7.5mmHRC60，这个硬度值与渗碳处理硬度相似。本钢种是直接高
 温淬火，从表面到心部(HRC43)，其硬度梯度是逐渐变化，因一
 个工件上钢材的化学成份是均匀的，而渗碳处理一个工件表面和
 心部化学成份中含碳量的变化，梯度较大。硬度变化梯度也大。
 与等温处理下贝氏体组织硬度(HRC55-57)相比硬度高，这就提
 高了轴承耐磨性。3、冲击韧性
 本钢种冲击韧性与多次冲击疲劳强度很高，实验证明本钢种在HRC
 大于60条件下，对10×10×55无缺口试样，90％试样只能打弯，不
 能打断。4、抗拉强度
 本钢种抗拉强度σb的数据基本没有测出，只有一支σb=2500(Mpa)
 因试样夹入拉力试验机后，拉力试验机的钳口变形，夹不住，而
 试样本身表面一点划痕没有，说明该材料是一种强度大，压入塑
 性形变抗力也大的材料。
综上所述
采用本钢种及该钢种的生产工艺制造大载荷、重冲击工况条件下运行的轧机、铁路、石油、矿山等机械上轴承，它的主要特征是：
不需要采用等温或渗碳等复杂的热处理工艺，而是直接用高温处理或用该钢种索氏体通过高频淬火的简单处理工艺，既可达到大载荷、重冲击工况条件下运行的轧机，铁路、石油、矿山等机械上用的轴承性能需要。并且有的性能(冲击韧性，压入塑性变形抗力等)还高于等温处理及渗碳处理所能达到的性能。
这样既缩短生产周期，提高轴承质量，获得较好的经济效益。

Claims (3)

1．一种适用于大载荷、重冲击工况下的轴承钢，其特征是它的化学组成为(重量％)：C：0.6-0.8；Cr：0.2-0.34；Mn：0.55-0.85；Si：1.0-1.3；Mo：0.4-0．6；V：0.2-0.4；S：≤0.025；P≤0.025，余下为Fe。
2．根据权利要求1所述的适用于大载荷、重冲击工况下的轴承钢，其特征是它的热处理工艺：为如轴承钢零件车加工后，采取直接高温淬火工艺，则车加工前的轴承钢，要对零件先进行球化退火，得到球状珠光体组织；球化退火工艺为：将钢件加热到730℃±10℃后进行保温，保温时间根据装炉量多少控制在6-8小时，然后以10-15℃/小时炉内冷却至550℃后出炉空冷；球化退火后的零件进行车加工后，直接进行淬火和回火处理；直接淬火工艺为：将轴承零件加热到845℃-875℃±10℃保温，保温时间按有效壁厚1.0-1.3分/mm控制，保温时间到后。将轴承零件进行淬火(快速油)；淬火后轴承零件进行油回火，回火温度为170℃-200℃，回火时间按零件有效厚度控制在3-5小时，出炉后空冷。
3．根据权利要求1所述的适用于大载荷、重冲击工况下的轴承钢，其特征是它的热处理工艺为，如轴承零件加工后采用高频表面淬火工艺，首先要对车加工前轴承零件进行正火加高温回火处理或进行调质处理，使零件组织为索氏体；正火工艺为：将钢件加热到900℃-920℃±10℃保温，保温时间为45-60分钟，钢件出炉后喷雾迅速空冷，正火后进行高温回火，回火温度为540℃±10℃出炉后空冷；回火时间按零件厚度5-25mm为2小时，厚度为26-45mm，时间为2.5小时，厚度为46-75mm，时间为3小时；调质处理工艺为淬火加高温回火，其中淬火温度为845-875℃，保温时间按保温系数1.2分/mm计算，淬火后进行高温回火，高温回火工艺：高温回火温度540℃±10℃，保温时间按工件厚度不同为1-2小时；经高温回火后的钢件车加工后再进行高频表面淬火处理，淬火温度为845℃-875℃，表面淬火后进行油回火，回火温度为170℃-200℃，回火时间按零件有效厚度从3-5小时中选择，零件出炉后空冷。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100398860C (zh) * 2003-07-25 2008-07-02 Ntn株式会社 带有钢板制套圈的滚子轴承
CN100434543C (zh) * 2005-10-26 2008-11-19 万向钱潮股份有限公司 Sae8620渗碳钢的正火热处理工艺
CN100436881C (zh) * 2003-03-28 2008-11-26 Ntn株式会社 压缩机轴承和压缩机部件
CN100441706C (zh) * 2005-12-17 2008-12-10 李文武 轴承表面高频淬火方法
CN101235847B (zh) * 2008-02-20 2010-04-21 宁波恒力汽配轴承有限公司 一种直线滚动滑块及其制造方法
CN102115809A (zh) * 2011-03-04 2011-07-06 河南科技大学 一种大型轴类锻件的环保热处理工艺
CN102876858A (zh) * 2012-09-20 2013-01-16 洛阳鼎辉特钢制品股份有限公司 一种基于强对流保护性气氛下的GCr15轴承钢球化退火工艺
CN103122433A (zh) * 2013-01-31 2013-05-29 西安交通大学 一种超高碳型轴承钢
CN103358097A (zh) * 2013-07-08 2013-10-23 芜湖市明远轴承锻造有限公司 废轴承钢淬火制成模具钢的工艺
CN105154653A (zh) * 2015-07-27 2015-12-16 南通昊友食品添加剂有限公司 一种食品添加剂烘干装置专用轴承套圈的热处理方法
CN105714190A (zh) * 2016-04-29 2016-06-29 燕山大学 一种耐冲击载荷轴承用钢及其热处理方法
CN107674944A (zh) * 2017-11-19 2018-02-09 深圳万佳互动科技有限公司 一种花键轴的调质处理方法
CN111876677A (zh) * 2020-07-14 2020-11-03 昆山正通铭金属有限公司 六角合金工具钢s2的成型工艺
CN115386694A (zh) * 2022-08-08 2022-11-25 钢铁研究总院有限公司 高碳轴承钢心部强韧化和表面超硬化的复合热处理方法

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100436881C (zh) * 2003-03-28 2008-11-26 Ntn株式会社 压缩机轴承和压缩机部件
CN100398860C (zh) * 2003-07-25 2008-07-02 Ntn株式会社 带有钢板制套圈的滚子轴承
CN100434543C (zh) * 2005-10-26 2008-11-19 万向钱潮股份有限公司 Sae8620渗碳钢的正火热处理工艺
CN100441706C (zh) * 2005-12-17 2008-12-10 李文武 轴承表面高频淬火方法
CN101235847B (zh) * 2008-02-20 2010-04-21 宁波恒力汽配轴承有限公司 一种直线滚动滑块及其制造方法
CN102115809A (zh) * 2011-03-04 2011-07-06 河南科技大学 一种大型轴类锻件的环保热处理工艺
CN102876858A (zh) * 2012-09-20 2013-01-16 洛阳鼎辉特钢制品股份有限公司 一种基于强对流保护性气氛下的GCr15轴承钢球化退火工艺
CN102876858B (zh) * 2012-09-20 2014-05-14 洛阳鼎辉特钢制品股份有限公司 一种基于强对流保护性气氛下的GCr15轴承钢球化退火工艺
CN103122433B (zh) * 2013-01-31 2015-04-29 西安交通大学 一种超高碳型轴承钢
CN103122433A (zh) * 2013-01-31 2013-05-29 西安交通大学 一种超高碳型轴承钢
CN103358097A (zh) * 2013-07-08 2013-10-23 芜湖市明远轴承锻造有限公司 废轴承钢淬火制成模具钢的工艺
CN103358097B (zh) * 2013-07-08 2015-10-28 芜湖市明远轴承锻造有限公司 废轴承钢淬火制成模具钢的工艺
CN105154653A (zh) * 2015-07-27 2015-12-16 南通昊友食品添加剂有限公司 一种食品添加剂烘干装置专用轴承套圈的热处理方法
CN105714190A (zh) * 2016-04-29 2016-06-29 燕山大学 一种耐冲击载荷轴承用钢及其热处理方法
CN107674944A (zh) * 2017-11-19 2018-02-09 深圳万佳互动科技有限公司 一种花键轴的调质处理方法
CN107674944B (zh) * 2017-11-19 2019-01-11 连云港江南精工机械有限公司 一种花键轴的调质处理方法
CN111876677A (zh) * 2020-07-14 2020-11-03 昆山正通铭金属有限公司 六角合金工具钢s2的成型工艺
CN111876677B (zh) * 2020-07-14 2021-09-21 昆山正通铭金属有限公司 六角合金工具钢s2的成型工艺
CN115386694A (zh) * 2022-08-08 2022-11-25 钢铁研究总院有限公司 高碳轴承钢心部强韧化和表面超硬化的复合热处理方法

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