渗碳轴承钢热处理

ｌｊ；圆—　－ｉ　。　。　浅谈高碳铬轴承钢的热处理　张卫　（沈阳职业技术学院　沈阳　１１００４５）　工程技术　摘要：高碳铬轴承钢在热处理时对碳化物、脱碳程度等项要求严格。所以钢锭在加热时要注意碳化物高温扩散及脱碳问题，为保证碳　化物扩散，采用高温扩散退火以减少偏析级别，但为了降低脱碳应适当降低加热温度和缩短在高温带的停留时间；钢坯成材轧后快速冷却，　以避免网状碳化物的形成，以利于后续的球化退火，满足切削加工及冷加工的要求。　关键词：轴承钢　脱碳　网状碳化物　轧后冷却　球化退火　中图分类号：ＴＵ７　文献标识码：Ａ　文章编号：Ｉ　６７　２－３　７９１（２ｏ１ｏ）ｏ６（ｃ）－００５４－０ｌ　轴承钢是用于制造滚动轴承的滚动体　和套圈的钢。轴承钢应具备：高硬度、高弹　性极限、高接触疲劳强度、一定的韧性、一　定的淬透性、在大气的润滑剂中的耐腐蚀　性能。轴承用钢按特性及应用环境划分为：　高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高温轴承钢、　不锈轴承钢及专用的特种轴承材料。本文　以某厂生产的轴承钢为例，结合自己对轴　承钢进行热处理的实践，针对高碳铬轴承　钢ＧＣｒ６、ＧＣｒｌ５、ＧＣｒ９、ＧＣｒｌ５ｓｉＭｎ等过共　析珠光体类钢的热处理工艺及轴承钢在加　热时为减轻偏析的高温扩散退火、轧后冷　却防止网状碳化物出现、球化退火及正火　等问题谈些看法。　１轴承钢特性　轴承钢分为珠光体组织和马氏体组织　两类。轴承钢在控轧控冷过程中，可以阻止　网状碳化物析出，获得均匀细小的珠光体　组织。马氏体高温不锈轴承钢冷却裂纹敏　感性大，要求缓慢冷却并及时退火。其冷锭　加热工艺如表１所示。　注：若凉炉时间小于９０ｍｉｎ，等到９０ｒａｉｎ　后装炉；若凉炉时间大于１　５Ｏｍｉｎｐｂ时，在　ｌ５０ｍｉｎ装炉。　２高碳铬轴承钢ＧＣｒｌ　５轧制的特点　高碳铬轴承钢ＧＣ　ｒ６，ＧＣｒ９，ＧＣ　ｒｌ　５，　ＧＣｒ９ＳｉＭｎ，等都属于过共析珠光体类钢，其　轧制特点可以归纳为以下几点。　（１）由于其导热性较差容易产生组织应　力和热应力，加热速度不宜过快，否则容易　产生裂纹，形成鸟巢裂口。　（２）这类钢在浇注后的冷却过程中易产　生碳和铬的偏析，钢锭中心部分的碳化物以　莱氏体共晶体存在，一般称为碳化物液析。　（３）钢坯加热温度一般要加以控制，主　要是为了防止脱碳和过热。　（４）这类钢高温下的塑性较好，变形抗　力较低，可采用较大的压下量轧制。终轧温　度应严格控制在８０Ｏ℃～８５０℃之间，以利　于破碎网状碳化物。　（５）轧后的大断面钢坯应进行缓冷，小　规格钢材钢坯可以在空气中堆冷。缓冷的　目的是为了消除钢中的白点缺陷，缓冷速　度控制在２０℃／ｈ，冷至１００℃后空冷。　（６）钢材应进行球化退火，目的在于改　善冷加工和切削加工性能。　３分析讨论　根据高碳铬轴承钢这些过共析珠光体　类钢的工艺特点，在生产过程中应该注意　的问题如下。　３．１加热问题　轴承钢导热性差不能加热过快的特点　在８００℃～８５０℃之间停留一个小时，主要　目的是为了温度均匀，高碳铬轴承钢是属　于典型的过共析珠光体类钢，含碳量高的　钢类在铸锭过程中容易产生碳和铬的偏　析，钢锭中心部分的碳化物以莱氏体共晶　体存在，这种现象一般我们称为碳化物液　析。因此这就需要我们在一定的温度下进　行较长时间的高温扩散退火，那么在高温　区把握的尺度应在１２１０℃～ｌ２３０℃３个ｈ的　保温时间里再适当延长大约４０ｍｉｎ￣０一个　小时的时间，这样做的目的是为了让碳化　物在高温区得到分解。　另外，含碳量高的钢种在加热的高温　区，它的奥氏体晶粒容易长大，有脱碳与过　热的危险，同时它又属于导热性差的一类。　所以在加热过程中既要对钢烧透，又要防　止脱碳和过热。所以对其钢坯进行加热时　或控制加热温度或限制加热时间。　３．２轧制问题　因这类钢合金含量不高，其在高温下　的塑性较好，变形抗力也就较低，为避免碳　化物网状析出，一般采用较大的压下量轧　制。在轧制过程中主要防止网状碳化物的　形成。消除网状碳化物的根本措施是控制　低的终轧温度，并加快轧后冷却。这是因为　终轧温度低时，奥氏体晶粒细小，加上轧后　快冷，于是在奥氏体晶界没有网状碳化物　表１　轴承钢冷锭加热工艺　析出，整个组织为细片状的珠光体。轧后快　冷可以通过喷水迅速的把钢材快速冷却至　６００℃～６５０℃（可防止网状碳化物继续析　出）然后冷却。因为当终轧温度高于８５０℃　时，它在轧后慢冷（９００～６５０℃）这个过程内　钢材易形成网状碳化物组织，在这个区域　内要加速它的冷却，缩短这个区域的时间，　尽量防止网状碳化物继续析出。　３．３球化退火问题　良好的球化组织具有较好的切削加工　性，并淬火加热时的过热倾向小，而且不易　产生淬火裂纹，淬火回火后的组织和性能　较均匀，有利于提高轴承的使用寿命。为了　得到球化组织　铁素体基体上分布着　细小而均匀的粒状碳化物。控轧控冷是轴　承钢的重要生产工艺手段，因此通过穿水　轧制可达到控轧控冷的效果，通过控轧或　轧后快冷消除网状碳化物，获得合适的预　备组织，缩短轴承钢球化退火时间，细化碳　化物，提高疲劳寿命。　４结语　（１）轴承钢加热时一定要注意钢锭的高　温扩散退火，以减轻和改善轴承钢的液析　带状问题。　（２）轴承钢加热时一定要注意脱碳问　题，主要体现在这类钢保温时间不能过长　而高温扩散必须延长时间的矛盾。　（３）轴承钢轧制时必须注意轧后冷却问　题，以避免网状碳化物的形成，严格按照工　艺要求执行，抓好过程控制。　（４）轴承钢热处理时做好球化退火，以　获得合格的球化组织，需要严格按照加热　工艺执行，充足的时间达到球化的目的。　参考文献　【１　Ｊ王廷溥．轧钢工艺学【Ｍ】．北京：冶金工　业出版社，１９８１．　【２】胡赓祥．金属工艺学【Ｍ】．上海：上海科　学技术出版社，１９８０，１２．　３．０（２．７，２．８）ｔ锭型、６１０电渣锭　１．７ｔ，１．９ｔ，４８０电渣锭　２９０电渣锭　℃　ｌ２ｌ０～ｌ２３０　℃　２ｌＯ～ｌ２３０　℃　ｉ２ｌＯ～Ｉ２３０　≤　｛　≤　／　／　凉舯　８５０／／　８００　／　８００　至５００　≤　．．．．．．．．．．．．．　５∞／　６Ｏ　：　ｌ８０　３Ｏ　１２０　ｌ２Ｏ：３６０　ｌ８０　３９０　ｍ　ｎ　２７０　Ｔ¨１　Ｔ１　５４　科技资讯ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩ

高碳铬轴承钢的热处理

中国热加工网 2004-5-13

1、高碳铬轴承钢的球化退火

是为了获得铁素体基体上均匀分布着细、小、匀、圆的碳化物颗粒的组织，为以后的冷加工及最终的淬回火作组织准备。传统的球化退火工艺是在略高于Ac1的温度（如GCr15为780~810℃）保温后随炉缓慢冷却（25℃/h）至650℃以下出炉空冷。该工艺热处理时间长（20h以上），且退火后碳化物的颗粒不均匀，影响以后的冷加工及最终的淬回火组织和性能。之后，根据过冷奥氏体的转变特点，开发等温球化退火工艺：在加热后快冷至Ar1以下某一温度范围内（690~720℃）进行等温，在等温过程中完成奥氏体向铁素体和碳化物的转变，转变完成后可直接出炉空冷。该工艺的优点是节省热处理时间（整个工艺约12~18h），处理后的组织中碳化物细小均匀。另一种节省时间的工艺是重复球化退火：第一次加热到810℃后冷却至650℃，再加热到790℃后冷却到650℃出炉空冷。该工艺虽可节省一定的时间，但工艺操作较繁。

2、常规马氏体淬回火的组织与性能

近20年来，常规的高碳铬轴承钢的马氏体淬回火工艺的发展主要分两个方面：一方面是开展淬回火工艺参数对组织

和性能的影响，如淬回火过程中的组织转变、残余奥氏体的分解、淬回火后的韧性与疲劳性能等[2~10]；另一方面是淬回

火的工艺性能，如淬火条件对尺寸和变形的影响、尺寸稳定性等。

常规马氏体淬火后的组织为马氏体、残余奥氏体和未溶（残留）碳化物组成。其中，马氏体的组织形态又可分为两类：在金相显微镜下（放大倍数一般低于1000倍），马氏体可分为板条状马氏体和片状马氏体两类典型组织，一般淬火后为板条和片状马氏体的混合组织，或称介于二者之间的中间形态—枣核状马氏体（轴承行业上所谓的隐晶马氏体、结晶马氏体）；在高倍电镜下，其亚结构可分为位错缠结和孪晶。其具体的组织形态主要取决于基体的碳含量，奥氏体温度越高，原始组织越不稳定，则奥氏体基体的碳含量越高，淬后组织中残余奥氏体越多，片状马氏体越多，尺寸越大，亚结构中孪晶的比例越大，且易形成淬火显微裂纹。一般，基体碳含量低于0.3%时，马氏体主要是位错亚结构为主的板条马氏体；基体碳含量高于0.6%时，马氏体是位错和孪晶混合亚结构的片状马氏体；基体碳含量为0.75%时，出现带有明显中脊面的大片状马氏体，且片状马氏体生长时相互撞击处带有显微裂纹[8]。与此同时，随奥氏体化温度的提高，淬后硬度提高，韧性下降，但奥氏体化温度过高则因淬后残余奥氏体过多而导致硬度下降。

ICS 21.100.20 J 11 中华人民共和国机械行业标准JB

JB/T 8566－2008代替JB/T 8566－1997 JB/T 8569－1997

滚动轴承 碳钢轴承零件 热处理技术条件 Rolling bearings―Bearing parts made from carbon steel ―Specifications for heat-treatment

2008-03-12发布 2008-09-01实施中华人民共和国国家发展和改革委员会 发布 JB/T 8566－2008

I 前 言 本标准代替JB/T 8566－1997《滚动轴承零件碳钢球轴承套圈热处理技术条件》和JB/T 8569－1997《滚动轴承零件碳钢球渗碳热处理技术条件》。 本标准与JB/T 8566－1997和JB/T 8569－1997相比，主要变化如下： ——修改了标准名称，并把JB/T 8566－1997和JB/T 8569－1997加以合并（1997年版和本版的封面及首页）； ——增加了渗碳钢球压碎载荷值（见附录A）； ——修改了检验方法（1997年版和本版的第5章）。 本标准的附录A为规范性附录。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国滚动轴承标准化技术委员会（SAC/TC 98）归口。 本标准起草单位：万向钱潮股份有限公司、洛阳轴承研究所、洛阳轴研科技股份有限公司。 本标准主要起草人：叶健熠、郑晓敏、王智勇、范围广、仇亚军、屠国青、梁林霞。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为： ——JB/T 8566－1997； ——JB/T 8569－1997。

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1 滚动轴承 碳钢轴承零件 热处理技术条件 1 范围 本标准规定了采用符合GB/T 699－1999中的45钢或性能与之相当的优质碳素结构钢制造的轴承套圈锻造或锻造退火和淬、回火后的技术要求、检验方法与检验规则以及10、15优质碳素结构钢或含碳量和力学性能与其接近的碳钢制造的碳钢球的渗碳和淬、回火技术要求、检验方法与检验规则。 本标准适用于上述钢制轴承零件的热处理质量检验。对有特殊要求的轴承零件以及其他用途的碳钢球，应按产品图样的规定。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 230.1－2004 金属洛氏硬度试验 第1部分：试验方法（A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺）（ISO 6508-1:1999，MOD） GB/T 231.1－2002 金属布氏硬度试验 第1部分：试验方法（eqv ISO 6506-1:1999） GB/T 699－1999 优质碳素结构钢 JB/T 1255－2001 高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件 JB/T 7361－2007 滚动轴承 零件硬度试验方法 JB/T 7362－2007 滚动轴承 零件脱碳层深度测定法 JB/T 8881－2001 滚动轴承零件 渗碳热处理技术条件 3 套圈技术要求 3.1 锻造或退火 套圈锻造或锻造退火后的硬度不应大于241HBW，压痕直径不应小于3.9mm。 3.2 淬、回火 3.2.1 硬度 3.2.1.1 淬、回火后的硬度 套圈淬、回火后的硬度不应低于50HRC。 3.2.1.2 同一零件的硬度差 套圈外径不大于100mm，同一个零件硬度差不应大于2HRC；套圈外径大于100mm，同一零件硬度差不应大于3HRC。 3.2.2 显微组织 轴承套圈淬、回火后显微组织应为马氏体＋少量残余奥氏体。淬、回火后显微组织的马氏体粗细程度按第一级别图评定：第1级～第3级为合格组织，大于第3级为不合格组织。在硬度合格的情况下，屈氏体组织不予控制。 JB/T 8566－2008

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工艺 课程设计〔论文〕

题目：GCr15轴承钢热处理工艺设计

院〔系〕：

专业班级：

学号：

学生某某：

指导教师：

起止时间： word

2 / 25 课程设计〔论文〕任务与评语

院〔系〕： 教研室：材料科学与工程教研室

学 号 学生某某 专业班级

课程设计〔论 文〕题 目 GCr15轴承钢热处理工艺设计

课程设计〔论文〕要求与任务 一、课设要求

熟悉设计题目，查阅相关文献资料，概述相关零件的热处理工艺，进展零件的服役条件与失效形式分析，提出硬度、耐磨性、强度等要求。完成工艺设计。阐述GCr15轴承钢退火、淬火、回火热处理工艺理论根底，选择设备、仪表和工夹具，阐述轴承热处理质量检验项目、内容与要求；说明轴承热处理常见缺陷的预防与补救方法；给出所用参考文献。

二、课设任务

材料的选择〔要求在满足工件使用性能的前提下，兼顾经济性和工艺性，合理选择材料〕；

GCr15的C曲线；

GCr15轴承钢冷热加工工艺流程图；

GCr15轴承钢退火、淬火-回火热处理工艺。

三、设计说明书要求

设计说明书包括三局部：1〕概述；2〕工艺设计；3〕参考文献。设计说明书结构见《工艺设计模板》。

工作计划 集中学习天，资料查阅与学习，讨论天，设计7天：1〕概述天，2〕服役条件与性能要求天，3〕失效形式、材料的选择天，4〕结构形状与热处理工艺性天，5〕冷热加工工序安排天，6〕工艺流程图天，7〕热处理工艺设计2天，8〕工艺的理论根底、原如此天，9〕设计工夹具天，10〕可能出现的问题分析与防止措施天，11〕热处理质量分析天，设计验收1天。

指导教师评语与成绩

成绩： 学生签字： 指导教师签字：

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1 GCr15轴承钢热处理概述1