一种高碳铬轴承钢GCr15下贝氏体热处理工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轴承钢热处理工艺，具体为高碳铬轴承钢热处理工艺，特别是一种对高碳铬轴承钢GCrl5热处理获得下贝氏体的工艺。
【背景技术】
[0002]钢中贝氏体是过冷奥氏体在中温区域分解后所得到的产物，它由铁素体和碳化物组成的非层片状组织。贝氏体具有优良的综合性能，与马氏体相比具有更好的冲击韧性、抗弯强度、抗断裂韧性和良好的尺寸稳定性，尤其是下贝氏体；由于下贝氏体中的碳化物呈细片状或颗粒状排列，这种亚结构有利于抵抗对裂纹的扩展，所以一般钢的贝氏体热处理希望得到下贝氏体组织。
[0003]高碳铬轴承钢GCrl5要得到90%以上的下贝氏体组织，传统的高碳铬轴承钢热处理工艺如下:
在850?900°C加热高碳铬轴承钢保温奥氏体化，随后淬入230~250°C盐浴中，等温转变4?6小时。按照这种热处理工艺，高碳铬轴承钢中下贝氏体含量在80%以上，表面呈压应力状态，硬度58~61HRC，显微组织为下贝氏体+少量碳化物+少量残余奥氏体，工艺曲线见图1。
[0004]且该热处理工艺需要耗费相当长的时间，一般至少需要4小时以上，耗费了大量能源、生产成本高，不利于节能和环保，导致高碳铬轴承钢下贝氏体热处理工艺推广效果差。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种高碳铬轴承钢下贝氏体热处理工艺，获得相同量下贝氏体组织的热处理工艺耗时短，生产成本低，节能环保。
[0006]为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案:一种高碳铬轴承钢GCrl5下贝氏体热处理工艺，按照以下工艺步骤进行:
Cl)奥氏体化处理，对高碳铬轴承钢GCr 15加热至850~900°C温度范围内等温至少30分钟；
(2)将步骤(I)中奥氏体化的高碳铬轴承钢GCrl5快速淬入280~320°C温度下的盐浴介质中保温1~15分钟；
(3)将步骤(2)中转化获得的高碳铬轴承钢GCrl5快速淬入温度为230~250°C的盐浴中，进行下贝氏体转变区域等温转变1~3小时；
(4)将步骤(3)中转化获得的高碳铬轴承钢GCr15在200~250°C下回火1~3小时。
[0007]优选的，所述步骤(I)中奥氏体化处理，高碳铬轴承钢GCrl5加热至870~880°C等温30~60分钟；
(2)将步骤(I)中奥氏体化的高碳铬轴承钢GCrl5快速淬入300°C的盐浴中保温8~12分钟； (3)将步骤(2)中转化获得的高碳铬轴承钢GCrl5快速淬入230°C的盐浴中等温1~1.5小时；
(4)将步骤(3)中转化获得的高碳铬轴承钢GCr15在200°C回火3小时。
[0008]通过采用上述技术方案，当获得相同量的贝氏体组织，可以至少缩短1/3的工艺时间，根据贝氏体相变机制，贝氏体相变需要碳原子的扩散，以及形成贝氏体时存在形核和长大的过程；贝氏体相变主要受碳原子的扩散所控制，当相变等温温度增加时，碳原子扩散速度增加，贝氏体相变速度成指数级提高，也即形成贝氏体的时间大幅减少；当高碳铬轴承钢奥氏体化后，预先在较高温度下(280~320°C )等温一定时间，有利于碳原子的扩散，有利于贝氏体形核和长大，因此获得相同贝氏体体积分数的时间可以大大缩短。综合考虑获得贝氏体需要的时间、所获得贝氏体量以及工艺成分等因素，采用优选工艺下，可以获得下贝氏体量93%以上，且整体工艺时间可缩短20%以上。
[0009]下面结合附图对本发明作进一步描述。
【附图说明】
[0010]图1为本发明高碳铬轴承钢GCrl5现有热处理工艺下的工艺曲线图；
图2为本发明高碳铬轴承钢下贝氏体热处理工艺曲线图；
图3为本发明具体实施例一工艺曲线图；
图4为本发明具体实施例一获得下贝氏体显微组织的金相组织图；
图5为本发明具体实施例二工艺曲线图；
图6为本发明具体实施例二获得下贝氏体显微组织的金相组织图；
图7为本发明具体实施例三工艺曲线图；
图8为本发明具体实施例三获得下贝氏体显微组织的金相组织图；
图9为本发明具体实施例四工艺曲线图；
图10为本发明具体实施例四获得下贝氏体显微组织的金相组织图；
图11为本发明具体实施例五工艺曲线图；
图12为本发明具体实施例五获得下贝氏体显微组织的金相组织图；
图13为本发明具体实施例六工艺曲线图；
图14为本发明具体实施例六获得下贝氏体显微组织的金相组织图。
【具体实施方式】
[0011]参见附图2，本发明公开的一种高碳铬轴承钢下贝氏体热处理工艺，按照以下工艺步骤进行:
Cl)奥氏体化处理，对高碳铬轴承钢加热至850~900°C温度范围内等温至少30分钟；
(2)将步骤(I)中奥氏体化的高碳铬轴承钢快速淬入280~320°C温度下的盐浴介质中保温1~15分钟；
(3)将步骤(2)中转化获得的高碳铬轴承钢快速淬入下贝氏体转变温度区域为230-2500C的盐浴中，进行下贝氏体转变区域等温转变1~3小时；
(4)将步骤(3)中转化获得的高碳铬轴承钢在200~250°C下回火1~3小时。
[0012]通过采用上述技术方案，当获得相同量的贝氏体组织，可以至少缩短1/3的工艺时间。
[0013]选取高碳铬轴承钢GCrl5制成的轴承型号为6319轴承外圈进行如下相应试验，具体试验如下:
实施例一；如图3所示工艺曲线图，按照以下热处理工艺步骤进行:奥氏体化处理，加热温度860 °C、加热保温30分钟；
随后快速淬入预先等温温度280°C盐浴介质中，预先等温时间为I分钟；
随后淬入230°C盐浴介质中进行下贝氏体转变区域等温I小时；
随后在200°C下回火I小时。
[0014]对样品进行检测和分析，结果如下:
硬度:58.5-60.0HRC ；
显微组织为:下贝氏体+少量碳化物+少量残余奥氏体，下贝氏体含量大约80~85%，金相组织图片见附图4。
[0015]
实施例二:如图5所示工艺曲线图，按照以下热处理工艺步骤进行:
奥氏体化处理，加热温度880°C、加热保温30分钟；
随后快速淬入预先等温温度300°C盐浴介质中，预先等温时间为7分钟；
随后淬入240°C盐浴介质中进行下贝氏体转变区域等温2小时；
随后在220°C下回火2小时。
[0016]对样品进行检测和分析，结果如下:
硬度:59.0-60.5HRC ；
显微组织为:下贝氏体+少量碳化物+少量残余奥氏体，下贝氏体含量大约90~95%，金相组织图片见附图6。
[0017]
实施例三:如图7所示工艺曲线图，按照以下热处理工艺步骤进行:
奥氏体化处理，加热温度900°C、加热保温30分钟；
随后快速淬入预先等温温度320°C盐浴介质中，预先等温时间为15分钟；
随后淬入250°C盐浴介质中进行下贝氏体转变区域等温3小时；
随后在220°C下回火3小时。
[0018]对样品进行检测和分析，结果如下:
硬度:58.5-60.0HRC ；
显微组织为:下贝氏体+少量碳化物+少量残余奥氏体，下贝氏体含量大约93~96%，金相组织图片见附图8。
[0019]
实施例四:如图9所示工艺曲线图，按照以下热处理工艺步骤进行:
奥氏体化处理，加热温度860°C、加热保温30分钟；
随后快速淬入预先等温温度320°C盐浴介质中，预先等温时间为15分钟；
随后淬入250°C盐浴介质中进行下贝氏体转变区域等温3小时；
随后在220°C下回火3小时。
[0020]对样品进行检测和分析，结果如下:硬度:59.0-60.5HRC ；
显微组织为:下贝氏体+少量碳化物+少量残余奥氏体，下贝氏体含量大约92~95%，金相组织图片见附图10。
[0021]
实施例五:如图11所示工艺曲线图，按照以下热处理工艺步骤进行:
奥氏体化处理，加热温度880°c、加热保温30分钟；
随后快速淬入预先等温温度320°C盐浴介质中，预先等温时间为15分钟；
随后淬入240°C盐浴介质中进行下贝氏体转变区域等温2小时；
随后在220°C下回火3小时。
[0022]对样品进行检测和分析，结果如下:
硬度:59.0-60.5HRC ；
显微组织为:下贝氏体+少量碳化物+少量残余奥氏体，下贝氏体含量大约92~95%，金相组织图片见附图12。
[0023]
实施例六:如图13所示工艺曲线图，按照以下热处理工艺步骤进行:
奥氏体化处理，加热温度900°C、加热保温30分钟；
随后快速淬入预先等温温度280°C，预先等温时间为I分钟；
随后淬入230°C盐浴介质中进行下贝氏体转变区域等温I小时；
随后在220°C下回火3小时。
[0024]对样品进行检测和分析，结果如下:
硬度:59.5-60.5HRC ；
显微组织为:下贝氏体+少量碳化物+少量残余奥氏体，下贝氏体含量大约92~96%，金相组织图片见附图14。
[0025]实用性和经济效益:
该工艺方法可以取代目前常规的热处理工序，通过多次试验已经取得稳定的工艺标准，已经可以应用于小批量生产，成本比常规下贝氏体处理工艺减少约20%以上，产品应用与有冲击载荷和污染环境工况下，寿命可提高30%以上，已经成功地应用汽车变速箱、车桥轴承、乳机轴承、工程机械轴承上。这种新开发的工艺产品能够满足国内外轴承主机厂的使用寿命要求，推动产品质量升级，这种技术如果大量应用可以每年为我公司产生1000万元以上的利润，且还有更大的社会效益。
【主权项】
1.一种高碳铬轴承钢GCrl5下贝氏体热处理工艺，按照以下工艺步骤进行: Cl)奥氏体化处理，对高碳铬轴承钢加热至850~900°C温度范围内等温至少30分钟； (2)将步骤(I)中奥氏体化的高碳铬轴承钢快速淬入280~320°C温度下的盐浴介质中保温1~15分钟； (3)将步骤(2)中转化获得的高碳铬轴承钢快速淬入温度为230~250°C的盐浴中，进行下贝氏体转变区域等温转变1~3小时； (4)将步骤(3)中转化获得的高碳铬轴承钢在200~250°C下回火1~3小时。
2.根据权利要求1所述高碳铬轴承钢GCrl5下贝氏体热处理工艺，其特征在于:所述步骤(I)中奥氏体化处理，高碳铬轴承钢GCrl5加热至870~880°C等温30~60分钟； (2)将步骤(I)中奥氏体化的高碳铬轴承钢GCrl5快速淬入300°C的盐浴中保温8~12分钟； (3)将步骤(2)中转化获得的高碳铬轴承钢GCrl5快速淬入230°C的盐浴中等温1~1.5小时； (4)将步骤(3)中转化获得的高碳铬轴承钢GCr15在200°C回火3小时。
【专利摘要】本发明涉及轴承钢热处理工艺，具体为高碳铬轴承钢热处理工艺，特别是一种对高碳铬轴承钢热处理获得下贝氏体的工艺。采用的方案为：一种高碳铬轴承钢下贝氏体热处理工艺，高碳铬轴承钢奥氏体化处理，对高碳铬轴承钢加热至850~900℃温度范围内等温至少30分钟，随后快速淬入280~320℃温度下的盐浴介质中保温1~15分钟，随后快速淬入温度为230~250℃的盐浴中，进行下贝氏体转变区域等温转变1~3小时，随后在200~250℃下回火1~3小时；最终得到所需含量下贝氏体的高碳铬轴承钢。与传统工艺比，获得相同量下贝氏体组织的热处理工艺耗时短，生产成本低，节能环保。
【IPC分类】C21D1-19, C21D6-00
【公开号】CN104561478
【申请号】CN201410810854
【发明人】刘斌
【申请人】人本集团有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月23日