一种提高轴承钢韧性的热处理工艺的制作方法
【专利摘要】一种提高轴承钢韧性的热处理工艺，它涉及一种轴承钢的热处理工艺。它要解决现有轴承钢中残余奥氏体的稳定性差且对性能产生不利影响，韧性差的问题。工艺：一、淬火过程：轴承钢在1000?1150℃下处理10?60min；二、碳分配过程：在150?450℃下处理0.5?60min；三、回火过程：在500?600℃下处理0.5?2h，回火1?3次。本发明解决了轴承钢中非稳定残余奥氏体对其性能产生不利影响这一问题，可提高残余奥氏体的稳定性，保证轴承的尺寸精度，可于轴承钢中引入一部分稳定残余奥氏体，提高材料强韧性，进而提高轴承的使用寿命；经处理后轴承钢硬度与传统Q?T工艺基本一致，韧性可提高40％?90％。
【专利说明】
一种提高轴承钢韧性的热处理工艺
技术领域
[0001]本发明涉及一种轴承钢的热处理工艺。
【背景技术】
[0002]轴承作为设备的一部分，主要作用为减小各零部件之间运转时产生的摩擦力。目前传统的轴承钢热处理工艺，为淬火后进行多次高温回火，得到的最终组织为回火马氏体、极少量残余奥氏体和弥散分布的二次碳化物。其中残余奥氏体有向马氏体转变的趋向，这一过程会导致轴承尺寸的变化，引起游隙的减小，造成轴承的尺寸稳定性降低，甚至有可能引起时效开裂。同时，奥氏体作为韧性相，能够协调裂纹扩展过程中的变形，缓解裂纹尖端的应力集中，从而延缓或者终止裂纹的扩展。因此，一定量的稳定残余奥氏体的存在能够有效地提高轴承的疲劳寿命。对于传统热处理工艺，残余奥氏体为一矛盾的存在，考虑到尺寸稳定性，选择将其含量降到最低，但是无法完全消除。
[0003]淬火-碳分配(Quenching and Partit1ning，Q_P)工艺的特点是对淬火态材料在一定温度下进行保温，从而获得可在室温下稳定存在的富碳残余奥氏体，进而得到强塑性优异的钢。淬火-碳分配-回火(Quenching-Part it 1ning-Tempering，Q-P-T)工艺特点是在Q-P工艺的基础上强调了碳化物析出的强化作用，进一步提高了钢的强度。
【发明内容】
[0004]本发明目的是为了解决现有轴承钢中残余奥氏体的稳定性差且对性能产生不利影响，韧性差的问题，而提出一种提高轴承钢韧性的热处理工艺。
[0005]—种提高轴承钢韧性的热处理工艺，按以下步骤实现:
[0006]—、淬火过程:轴承钢在温度为1000-1150°C的条件下处理10-60min，然后冷却至室温;
[OOO7 ] 二、碳分配过程:淬火后试样，在温度为150-450 0C的条件下处理0.5-60min ；
[0008]三、回火过程:碳分配后试样，在温度为500-600 0C的条件下处理0.5_2h，然后冷却至室温，回火次数:1-3次，即完成提高轴承钢韧性的热处理。
[0009]本发明的优点如下:
[0010]1、解决了轴承钢中非稳定残余奥氏体对其性能产生不利影响这一问题，此技术可提高残余奥氏体的稳定性，不仅可以保证轴承的尺寸精度，还可于轴承钢中引入一部分稳定残余奥氏体，提尚材料强初性，进而提尚轴承的使用寿命。
[0011]2、经处理后获得的轴承钢硬度与传统Q-T工艺得到的硬度基本一致。
[0012]3、通过本发明的热处理，轴承钢韧性可提高约40%-90%。
【附图说明】
[0013]图1为实施例1中Q-P-T和Q-T热处理工艺的冲击功的柱状图；
[0014]图2为实施例1中Q-P-T和Q-T热处理工艺的硬度的柱状图。
【具体实施方式】
[0015]本发明技术方案不局限于以下所列举的【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】之间的任意组合。
[0016]【具体实施方式】一:本实施方式一种提高轴承钢韧性的热处理工艺，按以下步骤实现:
[0017]一、淬火过程:轴承钢在温度为1000-1150 °C的条件下处理10-60min，，然后冷却至室温;
[0018]二、碳分配过程:淬火后试样，在温度为150-450 °C的条件下处理0.5_60min，然后冷却至室温；
[0019]三、回火过程:碳分配后试样，在温度为500-6000C的条件下处理0.5_2h，然后冷却至室温，回火次数:1-3次，即完成提高轴承钢韧性的热处理。
[0020]本实施方式中的处理过程可随炉升温，也可到温入炉。
[0021]本实施方式步骤一中轴承钢，如]\150，]\150祖1^，6015，68015，町804￥，601810，G20CrNiMo，G55SiMoVA及各种高碳铬轴承钢，但并不仅限于以上列举的轴承钢。
[0022]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，步骤一中轴承钢在温度为1020°C的条件下处理50min。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0023]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，步骤一中轴承钢在温度为1050°C的条件下处理40min。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0024]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，步骤一中轴承钢在温度为1100°C的条件下处理30min。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0025]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，步骤二中在温度为160°C的条件下处理40min。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0026]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，步骤二中在温度为200°C的条件下处理30min。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0027]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，步骤二中在温度为300°C的条件下处理20min。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0028]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，步骤三中在温度为520°C的条件下处理2h，然后冷却至室温，回火次数:3次。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0029]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，步骤三中在温度为550°C的条件下处理lh，然后冷却至室温，回火次数:2次。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。O
[0030]【具体实施方式】十:本实施方式与【具体实施方式】一不同的是，步骤三中在温度为590°C的条件下处理0.5h，然后冷却至室温，回火次数:I次。其它步骤及参数与【具体实施方式】一相同。
[0031 ]通过以下实施例验证本发明的有益效果:
[0032]实施例1
[0033]一种提高轴承钢韧性的热处理工艺，按以下步骤实现:
[0034]一、淬火过程:轴承钢在温度为1100°C的条件下处理30min，然后冷却至室温；
[0035]二、碳分配过程:淬火后试样，在温度为300°C的条件下处理2min，然后冷却至室温;
[0036]三、回火过程:碳分配后试样，在温度为550°C的条件下处理lh，然后冷却至室温，回火次数I次，即完成提高轴承钢韧性的热处理。
[0037]本实施例步骤一中轴承钢采用M50钢，分别经Q-P-T和Q-T热处理工艺处理，其中碳分配参数为300°C_2min，冲击韧性分别为20.11和10.51，从图1中可以看出，轴承钢韧性提高可达约90%。从图2中可以看出，经Q-P-T和Q-T工艺处理后材料的硬度基本一致。
[0038]实施例2
[0039]一种提高轴承钢韧性的热处理工艺，按以下步骤实现:
[0040]一、淬火过程:轴承钢在温度为IlOOcC的条件下处理30min，然后空气中冷却至室温;
[0041]二、碳分配过程:淬火后试样，在温度为300°C的条件下处理20min，然后冷却至室温;
[0042]三、回火过程:碳分配后试样，在温度为550°C的条件下处理lh，然后冷却至室温，回火次数I次，即完成提高轴承钢韧性的热处理。
[0043]本实施例步骤一中轴承钢采用M50钢，分别经Q-P-T和Q-T热处理工艺处理，其中碳分配参数为300 0C-20min，经测试硬度分别为HRC:62.3,与传统Q-T工艺得到的硬度基本一致，冲击韧性分别为16.8J和10.5J，可以看出，轴承钢韧性提高可达约60%。
[0044]实施例3
[0045]—种提高轴承钢韧性的热处理工艺，按以下步骤实现:
[0046]一、淬火过程:轴承钢在温度为1100°C的条件下处理30min，然后冷却至室温；
[0047]二、碳分配过程:淬火后试样，在温度为250 °C的条件下处理24min，然后冷却至室温;
[0048]三、回火过程:碳分配后试样，在温度为550°C的条件下处理lh，然后冷却至室温，回火次数I次，即完成提高轴承钢韧性的热处理。
[0049]本实施例步骤一中轴承钢采用M50钢，分别经Q-P-T和Q-T热处理工艺处理，其中碳分配参数为250°C_24min，冲击韧性分别为16.9J和10.5J，可以看出，轴承钢韧性提高可达约 60 %。
[0050]实施例4
[0051 ] 一种提高轴承钢韧性的热处理工艺，按以下步骤实现:
[0052]一、淬火过程:轴承钢在温度为1100°C的条件下处理30min，然后冷却至室温；
[0053]二、碳分配过程:淬火后试样，在温度为300°C的条件下处理8min，然后冷却至室温;
[0054]三、回火过程:碳分配后试样，在温度为550°C的条件下处理lh，然后冷却至室温，回火次数I次，即完成提高轴承钢韧性的热处理。
[0055]本实施例步骤一中轴承钢采用M50钢，经测试硬度HRC:62.7，与传统Q-T工艺得到的硬度基本一致。分别经Q-P-T和Q-T热处理工艺处理，其中碳分配参数为300 0C -Smin，冲击韧性分别为18.0J和10.5J，可以看出，轴承钢韧性提高可达约70%。
【主权项】
1.一种提高轴承钢韧性的热处理工艺，其特征在于它按以下步骤实现:一、淬火过程:轴承钢在温度为1000-1150°C的条件下处理10-60min，然后淬火至室温；二、碳分配过程:淬火后试样，在温度为150-450°C的条件下处理0.5-60min，然后冷却至室温； 三、回火过程:碳分配后试样，在温度为500-600V的条件下处理0.5-2h，然后冷却至室温，回火次数:1-3次，即完成提高轴承钢韧性的热处理。2.根据权利要求1所述的一种提高轴承钢韧性的热处理工艺，其特征在于步骤一中轴承钢在温度为1020°C的条件下处理50min。3.根据权利要求1所述的一种提高轴承钢韧性的热处理工艺，其特征在于步骤一中轴承钢在温度为1050°C的条件下处理40min。4.根据权利要求1所述的一种提高轴承钢韧性的热处理工艺，其特征在于步骤一中轴承钢在温度为1100°C的条件下处理30min。5.根据权利要求1所述的一种提高轴承钢韧性的热处理工艺，其特征在于步骤二中在温度为160°C的条件下处理40min。6.根据权利要求1所述的一种提高轴承钢韧性的热处理工艺，其特征在于步骤二中在温度为200°C的条件下处理30min。7.根据权利要求1所述的一种提高轴承钢韧性的热处理工艺，其特征在于步骤二中在温度为300°C的条件下处理20min。8.根据权利要求1所述的一种提高轴承钢韧性的热处理工艺，其特征在于步骤三中在温度为520°C的条件下处理2h，然后冷却至室温，回火次数:3次。9.根据权利要求1所述的一种提高轴承钢韧性的热处理工艺，其特征在于步骤三中在温度为550°C的条件下处理Ih，然后冷却至室温，回火次数:2次。10.根据权利要求1所述的一种提高轴承钢韧性的热处理工艺，其特征在于步骤三中在温度为590°C的条件下处理0.5h，然后冷却至室温，回火次数:1次。
【文档编号】C21D9/40GK105821182SQ201610407243
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年6月12日
【发明人】唐光泽, 周丽娜, 马欣新, 王黎钦
【申请人】哈尔滨工业大学