一種GCr15高碳鉻軸承鋼在線快速球化退火工藝的制作方法
【專利摘要】一種GCr15高碳鉻軸承鋼在線快速球化退火工藝，屬材料工程領(lǐng)域。所述GCr15軸承鋼按質(zhì)量比組成為：C：0.95～1.05％，Cr：1.30～1.65％，Mn：0.20～0.40％，Si：0.15～0.35％，S≤0.015％，P≤0.02％，余量為Fe。工藝步驟如下：隨爐升溫至1150～1250℃保溫；快速降溫至920～960℃的范圍內(nèi)施加應(yīng)力發(fā)生40～60％壓縮變形；接著快速降溫至740～780℃，發(fā)生30～50％壓縮變形；再以0.3～0.5℃/s的冷速緩慢冷卻至500～600℃范圍；最后快冷至室溫。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，熱變形后，組織為鐵素體基體上彌散分布著細(xì)小、均勻的球狀碳化物，適合于后續(xù)的加工，為最終的淬火+回火做好組織準(zhǔn)備。
【專利說(shuō)明】一種GCr 15高碳鉻軸承鋼在線快速球化退火工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于軋鋼領(lǐng)域，涉及一種GCrl5高碳鉻軸承鋼熱軋棒線材的在線快速球化 退火工藝。

【背景技術(shù)】：
[0002] 球化退火的目的是得到球化組織，這種組織具有最佳塑形和最低硬度，鋼鐵材料 經(jīng)過(guò)球化退火處理，可以對(duì)碳化物的分布和形態(tài)進(jìn)行改性，降低材料硬度，提高材料塑形， 降低材料的變形抗力，提高可加工性，為后續(xù)熱處理做好組織準(zhǔn)備。
[0003] GCrl5鋼是一種應(yīng)用最廣泛的高碳鉻軸承鋼，主要用于制作各種軸承套圈和滾動(dòng) 體，有時(shí)也用來(lái)制造工具，通常要求具有高的強(qiáng)度、高的彈性極限和高的耐磨性等。GCrl5軸 承鋼加工性中等，切削性能一般，容易淬火開(kāi)裂和形成回火脆性，所以棒線材熱軋后，后續(xù) 的塑性加工、淬火等都需要經(jīng)過(guò)球化退火處理，從而軟化材料，降低變形抗力。另外，改善軸 承鋼碳化物的形態(tài)和分布也可延長(zhǎng)GCrl5鋼制軸承的使用壽命，球化退火工藝恰恰起到了 使珠光體中的片層狀碳化物熔斷球化的作用。人們對(duì)球化退火進(jìn)行了大量的研究，現(xiàn)有的 球化退火處理往往周期長(zhǎng)，要消耗大量的能源和資源，還污染環(huán)境。如傳統(tǒng)的球化退火工藝 是在略高于的溫度保溫后隨爐緩慢冷卻至650°C以下出爐空冷。該工藝處理時(shí)間長(zhǎng)（20h 以上），且退火后碳化物顆粒不均勻，影響以后的冷加工及最終熱處理的組織和性能。為此， 提出一種新的利用余熱進(jìn)行在線快速球化退火處理工藝很有必要。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種GCrl5高碳鉻軸承鋼在線快速球化退火工 藝，該工藝流程簡(jiǎn)單，效率高，節(jié)省能源和資源，經(jīng)過(guò)該球化退火工藝處理的GCrl5軸承鋼 熱軋棒線材的退火硬度和球化組織比例得到明顯改善，且球狀碳化物分布均勻。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0006] 一種GCrl5高碳鉻軸承鋼在線快速球化退火工藝，所述GCrl5軸承鋼成分按質(zhì)量 比組成為：C :0· 95%?L 05%，Cr :1· 30%?L 65%，Mn :0· 20%?0· 40%，Si :0· 15%? 0· 35%，S 彡 0· 015%，P 彡 0· 02%，余量為 Fe。
[0007] 具體工藝步驟如下：
[0008] 以KTC /s的加熱速率升溫至1150?1250°C，在此溫度下進(jìn)行高溫保溫60? 120min ；
[0009] 快速降溫至920?960°C后施加應(yīng)力發(fā)生40?60%壓縮變形，細(xì)化晶粒；
[0010] 接著快速降溫至740?780°C，施加應(yīng)力發(fā)生30?50%壓縮變形，使先共析碳化 物破碎和殘留奧氏體發(fā)生變形，有利于球狀碳化物形成；
[0011] 再以0. 3?0. 5°C /s的冷速緩慢冷卻至500?600°C，在不影響生產(chǎn)效率的情況 下，增加球化碳化物量。
[0012] 最后快冷至室溫。
[0013] 由上述技術(shù)方案實(shí)施的GCrl5高碳鉻軸承鋼在線快速球化退火工藝可以通過(guò)熱 變形驅(qū)動(dòng)力和余熱，實(shí)現(xiàn)碳化物的在線球化，大大縮短球化退火周期。球化組織為鐵素體基 體上彌散分布著球狀碳化物顆粒，硬度為180?200HB。本發(fā)明工藝流程簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，對(duì) 設(shè)備要求不高，成本較低，大大縮短生產(chǎn)周期。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】：
[0014] 圖1為本發(fā)明所述工藝的工藝曲線示意圖。
[0015] 圖2為經(jīng)本發(fā)明所述工藝處理后的試樣金相組織圖。

【具體實(shí)施方式】：
[0016] 下面通過(guò)具體實(shí)例，結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)一步具體說(shuō)明。如圖1所示的一 種GCrl5高碳鉻軸承鋼在線快速球化退火工藝，處理后熱軋件的顯微組織為鐵素體基體上 彌散分布著細(xì)小、均勻的球狀碳化物。
[0017] 將GCrl5高碳鉻軸承鋼通過(guò)在線快速球化退火工藝處理，具體包括以下升溫保 溫、兩步快速降溫加變形、緩冷、快速冷卻幾個(gè)步驟：
[0018] 1、升溫保溫。將GCrl5高碳鉻軸承鋼以KTC /s的加熱速率升溫至1170°C，在此 溫度下進(jìn)行高溫保溫80min。GCrl5高碳鉻軸承鋼在1170°C進(jìn)行高溫保溫能夠保證碳化物 的熔解和合金元素的再分配。
[0019] 2、快速冷卻加變形。GCrl5高碳鉻軸承鋼在1170°C高溫保溫后快速降溫至920? 960°C后施加應(yīng)力發(fā)生50%壓縮變形，在該溫度區(qū)間變形能通過(guò)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶細(xì)化奧氏體晶 粒，還能抑制晶粒的過(guò)分長(zhǎng)大，避免出現(xiàn)晶界面積減小，可以增強(qiáng)碳化物的分散程度；接著 快速降溫至740?780°C，發(fā)生30%壓縮變形，使先共析碳化物受到變形作用破碎和殘留奧 氏體發(fā)生變形，有利于球狀碳化物形成，少部分碳化物組織可以直接斷裂而形成顆粒狀碳 化物。
[0020] 3、緩冷、快冷。GCrl5高碳鉻軸承鋼經(jīng)過(guò)兩次快冷變形后再緩慢冷卻至550°C，在 該溫度范圍緩慢冷卻過(guò)程中，可以降低工件的出爐溫度，減小熱應(yīng)力。另外，在該溫度范圍， 碳化物組織可以在線缺陷密度高的位置析出，在部分區(qū)域內(nèi)形成彌散分布的顆粒狀碳化 物，最終形成球化組織，且形成的碳化物顆粒尺寸細(xì)小，外形較為圓整均勻，分布彌散；最后 快冷至室溫。
[0021] 本發(fā)明提供的一種GCrl5高碳鉻軸承鋼在線快速球化退火工藝，工藝的關(guān)鍵是選 擇合適的加熱溫度、變形溫度及變形量和冷卻速率，該工藝可以大大縮短球化退火周期，獲 得鐵素體基體上彌散分布著細(xì)、小、勻、圓的碳化物顆粒的組織，硬度為180?200HB。本發(fā) 明能夠保證被處理工件具有良好的塑形加工性和切削性能、從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和使用性 能。
[0022] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此，因 此任何依據(jù)本發(fā)明范圍所作的同等替換或改變，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種GCrl5高碳鉻軸承鋼在線快速球化退火工藝，其特征在于所述GCrl5軸承鋼 按質(zhì)量比組成為刃：0.95%?1.05%，0:1.30%?1.65%，]?11:0.20%?0.40%，31 :0? 15%?0? 35%，S 彡 0? 015%，P 彡 0? 02%，余量為 Fe ; 具體工藝步驟如下： 1) 升溫至1150?1250°C，在此溫度下進(jìn)行高溫保溫； 2) 快速降溫至920?960°C后施加應(yīng)力發(fā)生壓縮變形，生成細(xì)小的再結(jié)晶奧氏體晶 粒； 3) 快速降溫至740?780°C，施加應(yīng)力發(fā)生壓縮變形，使先共析碳化物破碎和殘留奧氏 體發(fā)生變形，有利于球狀碳化物形成； 4) 緩慢冷卻至500?600°C，在不影響生產(chǎn)效率的情況下，增加球化碳化物量； 5) 快冷至室溫。
2. 如權(quán)利要求1所述一種GCrl5高碳鉻軸承鋼在線快速球化退火工藝，其特征在于步 驟⑴的加熱速率為l〇°C /s，保溫時(shí)間為60?120min。
3. 如權(quán)利要求1所述一種GCrl5高碳鉻軸承鋼在線快速球化退火工藝，其特征在于步 驟⑵壓縮變形為40?60%。
4. 如權(quán)利要求1所述一種GCrl5高碳鉻軸承鋼在線快速球化退火工藝，其特征在于步 驟（3)壓縮變形為30?50%。
5. 如權(quán)利要求1所述一種GCrl5高碳鉻軸承鋼在線快速球化退火工藝，其特征在于步 驟⑷的緩慢冷卻速度為〇. 3?0. 5°C /s。
【文檔編號(hào)】C21D8/00GK104328259SQ201410538252
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】米振莉, 張小壘, 李輝, 李志超 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)