一种GCr15高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺的制作方法
【专利摘要】一种GCr15高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，属材料工程领域。所述GCr15轴承钢按质量比组成为：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％，余量为Fe。工艺步骤如下：随炉升温至1150～1250℃保温；快速降温至920～960℃的范围内施加应力发生40～60％压缩变形；接着快速降温至740～780℃，发生30～50％压缩变形；再以0.3～0.5℃/s的冷速缓慢冷却至500～600℃范围；最后快冷至室温。本发明工艺简单，热变形后，组织为铁素体基体上弥散分布着细小、均匀的球状碳化物，适合于后续的加工，为最终的淬火+回火做好组织准备。
【专利说明】一种GCr 15高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺
【技术领域】：
[0001] 本发明属于轧钢领域，涉及一种GCrl5高碳铬轴承钢热轧棒线材的在线快速球化 退火工艺。
【背景技术】：
[0002] 球化退火的目的是得到球化组织，这种组织具有最佳塑形和最低硬度，钢铁材料 经过球化退火处理，可以对碳化物的分布和形态进行改性，降低材料硬度，提高材料塑形， 降低材料的变形抗力，提高可加工性，为后续热处理做好组织准备。
[0003] GCrl5钢是一种应用最广泛的高碳铬轴承钢，主要用于制作各种轴承套圈和滚动 体，有时也用来制造工具，通常要求具有高的强度、高的弹性极限和高的耐磨性等。GCrl5轴 承钢加工性中等，切削性能一般，容易淬火开裂和形成回火脆性，所以棒线材热轧后，后续 的塑性加工、淬火等都需要经过球化退火处理，从而软化材料，降低变形抗力。另外，改善轴 承钢碳化物的形态和分布也可延长GCrl5钢制轴承的使用寿命，球化退火工艺恰恰起到了 使珠光体中的片层状碳化物熔断球化的作用。人们对球化退火进行了大量的研究，现有的 球化退火处理往往周期长，要消耗大量的能源和资源，还污染环境。如传统的球化退火工艺 是在略高于的温度保温后随炉缓慢冷却至650°C以下出炉空冷。该工艺处理时间长（20h 以上），且退火后碳化物颗粒不均匀，影响以后的冷加工及最终热处理的组织和性能。为此， 提出一种新的利用余热进行在线快速球化退火处理工艺很有必要。
【发明内容】
：
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种GCrl5高碳铬轴承钢在线快速球化退火工 艺，该工艺流程简单，效率高，节省能源和资源，经过该球化退火工艺处理的GCrl5轴承钢 热轧棒线材的退火硬度和球化组织比例得到明显改善，且球状碳化物分布均匀。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
[0006] 一种GCrl5高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，所述GCrl5轴承钢成分按质量 比组成为：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%，余量为 Fe。
[0007] 具体工艺步骤如下：
[0008] 以KTC /s的加热速率升温至1150?1250°C，在此温度下进行高温保温60? 120min ；
[0009] 快速降温至920?960°C后施加应力发生40?60%压缩变形，细化晶粒；
[0010] 接着快速降温至740?780°C，施加应力发生30?50%压缩变形，使先共析碳化 物破碎和残留奥氏体发生变形，有利于球状碳化物形成；
[0011] 再以0. 3?0. 5°C /s的冷速缓慢冷却至500?600°C，在不影响生产效率的情况 下，增加球化碳化物量。
[0012] 最后快冷至室温。
[0013] 由上述技术方案实施的GCrl5高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺可以通过热 变形驱动力和余热，实现碳化物的在线球化，大大缩短球化退火周期。球化组织为铁素体基 体上弥散分布着球状碳化物颗粒，硬度为180?200HB。本发明工艺流程简单，易于实现，对 设备要求不高，成本较低，大大缩短生产周期。
【专利附图】
【附图说明】：
[0014] 图1为本发明所述工艺的工艺曲线示意图。
[0015] 图2为经本发明所述工艺处理后的试样金相组织图。
【具体实施方式】：
[0016] 下面通过具体实例，结合附图，对本发明的内容进一步具体说明。如图1所示的一 种GCrl5高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，处理后热轧件的显微组织为铁素体基体上 弥散分布着细小、均匀的球状碳化物。
[0017] 将GCrl5高碳铬轴承钢通过在线快速球化退火工艺处理，具体包括以下升温保 温、两步快速降温加变形、缓冷、快速冷却几个步骤：
[0018] 1、升温保温。将GCrl5高碳铬轴承钢以KTC /s的加热速率升温至1170°C，在此 温度下进行高温保温80min。GCrl5高碳铬轴承钢在1170°C进行高温保温能够保证碳化物 的熔解和合金元素的再分配。
[0019] 2、快速冷却加变形。GCrl5高碳铬轴承钢在1170°C高温保温后快速降温至920? 960°C后施加应力发生50%压缩变形，在该温度区间变形能通过动态再结晶细化奥氏体晶 粒，还能抑制晶粒的过分长大，避免出现晶界面积减小，可以增强碳化物的分散程度；接着 快速降温至740?780°C，发生30%压缩变形，使先共析碳化物受到变形作用破碎和残留奥 氏体发生变形，有利于球状碳化物形成，少部分碳化物组织可以直接断裂而形成颗粒状碳 化物。
[0020] 3、缓冷、快冷。GCrl5高碳铬轴承钢经过两次快冷变形后再缓慢冷却至550°C，在 该温度范围缓慢冷却过程中，可以降低工件的出炉温度，减小热应力。另外，在该温度范围， 碳化物组织可以在线缺陷密度高的位置析出，在部分区域内形成弥散分布的颗粒状碳化 物，最终形成球化组织，且形成的碳化物颗粒尺寸细小，外形较为圆整均匀，分布弥散；最后 快冷至室温。
[0021] 本发明提供的一种GCrl5高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，工艺的关键是选 择合适的加热温度、变形温度及变形量和冷却速率，该工艺可以大大缩短球化退火周期，获 得铁素体基体上弥散分布着细、小、匀、圆的碳化物颗粒的组织，硬度为180?200HB。本发 明能够保证被处理工件具有良好的塑形加工性和切削性能、从而提高产品的质量和使用性 能。
[0022] 以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，本发明的保护范围并不仅限于此，因 此任何依据本发明范围所作的同等替换或改变，都在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种GCrl5高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，其特征在于所述GCrl5轴承钢 按质量比组成为刃：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%，余量为 Fe ; 具体工艺步骤如下： 1) 升温至1150?1250°C，在此温度下进行高温保温； 2) 快速降温至920?960°C后施加应力发生压缩变形，生成细小的再结晶奥氏体晶 粒； 3) 快速降温至740?780°C，施加应力发生压缩变形，使先共析碳化物破碎和残留奥氏 体发生变形，有利于球状碳化物形成； 4) 缓慢冷却至500?600°C，在不影响生产效率的情况下，增加球化碳化物量； 5) 快冷至室温。
2. 如权利要求1所述一种GCrl5高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，其特征在于步 骤⑴的加热速率为l〇°C /s，保温时间为60?120min。
3. 如权利要求1所述一种GCrl5高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，其特征在于步 骤⑵压缩变形为40?60%。
4. 如权利要求1所述一种GCrl5高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，其特征在于步 骤（3)压缩变形为30?50%。
5. 如权利要求1所述一种GCrl5高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，其特征在于步 骤⑷的缓慢冷却速度为〇. 3?0. 5°C /s。
【文档编号】C21D8/00GK104328259SQ201410538252
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年10月13日 优先权日:2014年10月13日
【发明者】米振莉, 张小垒, 李辉, 李志超 申请人:北京科技大学