提高GCr15钢轴承寿命的热处理途径

轴承钢的显微组织,直接关系到轴承钢的内在质量。采用不同的热处理工艺可以控制其显微组织。本文介绍了马氏体含碳量及残余奥氏体量对 Gcr15钢接触疲劳寿命的影响、碳化物细化对提高寿命的作用及奥氏体的晶粒细化和均匀性对 GCr15钢质量的重要性。并介绍了残余奥氏体稳定化处理的途径。对提高 GCr15钢轴承寿命的热处理工艺提出了建议。     

GCr15轴承钢热处理中纳米级碳化物的析出

为揭示GCr15轴承钢热处理中碳化物的演变规律,采用Thermo-Calc软件对该成分体系轴承钢碳化物析出行为进行了热力学计算与分析;利用光学显微镜、扫描电镜、XRD、透射电镜等分析了实验钢不同热处理后的精细结构。结果表明:C含量和Cr含量对轴承钢的相组成有很大的影响;淬火后为尺寸大小不均具有高密度孪晶的针状马氏体、弥散分布的200~500 nm的球状碳化物和残留奥氏体的混合组织;随回火时间的延长,残留奥氏体含量降低,针状马氏体中过饱和的碳聚集,析出长度在10 nm左右的棒状碳化物。     

控锻控冷工艺对GCr15轴承钢组织演变规律的影响

采用微观组织表征的方法对比研究了GCr15轴承钢在传统工艺和控锻控冷工艺下的组织和网状碳化物分布的演变规律,并统计和分析了不同工艺下的晶粒度和残留奥氏体含量的变化规律。结果表明,GCr15轴承钢经控锻控冷工艺处理后,GCr15钢中粒状珠光体组织相对更细小,淬回火组织基体中的C元素分布更为均匀,同时洛氏硬度提高0.7 HRC;残留奥氏体含量降低;碳化物颗粒尺寸细化,平均颗粒尺寸减小40%以上,同时抑制粗大碳化物网状的形成;可使奥氏体晶粒度细化2级以上。     

热处理对超高强度20Mn2Cr汽车钢组织和性能的影响

研究了热处理工艺参数对20Mn2Cr钢显微组织和性能的影响规律,并采用扫描电镜、透射电镜、电子背散射衍射技术等研究了不同奥氏体化温度和回火温度下实验钢中的马氏体组织特征和碳化物析出形貌.结果表明,实验钢经900℃奥氏体化处理时可以保证较小的原奥氏体晶粒尺寸及细小的马氏体板条束宽度;550℃再结晶退火可以进一步细化原奥氏体晶粒尺寸及马氏体板条束宽度;淬火后的回火处理有利于Cr碳化物粒子的析出.通过调整热处理工艺,20Mn2Cr钢可以获得1000～1700 MPa级的系列超高强度,同时可以实现超高强度与高塑性的良好匹配.     

奥氏体化过程对Cr14Mo4V高温轴承钢微观组织的影响

针对高温轴承钢Cr14Mo4V开展了微观组织随奥氏体化参数演化规律研究。利用OM、XRD、SEM及硬度测试对Cr14Mo4V钢中碳化物、残留奥氏体、晶粒尺寸及硬度等进行了分析。结果表明,淬火态Cr14Mo4V高温轴承钢微观组织主要包括淬火马氏体、残留奥氏体和带状碳化物;奥氏体化过程中微观组织演化对奥氏体化温度较为敏感,随着奥氏体化温度的升高,残留奥氏体含量逐渐增加,晶粒尺寸逐渐增大,碳化物逐渐溶解,带状碳化物合金元素分布发生变化。Cr14Mo4V轴承钢硬度随奥氏体化温度的升高呈先略微增加后显著降低的趋势,主要受基体固溶度、残留奥氏体含量及晶粒尺寸等因素综合影响。     

热处理工艺对机床滚珠丝杠用GCr15SiMn轴承钢性能的影响

通过显微组织观察和力学性能测试,研究淬火、回火和高温调质热处理工艺对GCr15Si Mn轴承钢组织和性能的影响。结果表明,高温调质热处理工艺可以改善碳化物组织形态,并细化碳化物,最佳的高温调质处理工艺为:1 070℃×0.5 h淬火+500℃×1 h高温回火+1 000℃奥氏体化淬火+200℃×1 h二次回火。     

冷处理对8Cr4Mo4V轴承钢尺寸稳定性的影响

通过对8Cr4Mo4V钢制备的轴承套圈进行不同时间的冷处理,对热处理不同阶段的组织进行观察,测定钢中的残留奥氏体,并测定了经不同阶段热处理后轴承套圈尺寸,研究了热处理对轴承套圈尺寸变化的影响。结果表明,淬火和回火使轴承套圈尺寸增大,冷处理使轴承套圈尺寸减小,残留奥氏体向马氏体的转变,使比容增大,尺寸增大,冷处理降低淬火应力,使马氏体发生分解,比容降低,尺寸减小。冷处理在促进残留奥氏体转变为马氏体的同时,也使铁原子晶格常数缩小,析出超微细碳化物,从而导致尺寸的降低。     

低合金超高强度钢中的相变及组织控制

概述了低合金超高强度钢中所涉及的相变及组织控制方法。马氏体相变是低合金钢获得超高强度的最基本的途径,通过优化热处理或形变热处理工艺获得细化的马氏体板条是保证超高强度的关键。马氏体钢中足够的塑韧性通过适度回火来保障,回火过程中组织控制的关键是避免脆性渗碳体碳化物的析出。对低合金超高强钢起重要作用的贝氏体主要有两种,下贝氏体和无碳化物贝氏体,其中下贝氏体主要与马氏体一起形成复合组织,细化马氏体板条尺寸。无碳化物贝氏体通过得到超细亚结构或超细板条而获得超高强度,同时利用贝氏体转变的不完全性获得稳定的高碳残留奥氏体来保证塑韧性。残留奥氏体在低合金超高强钢韧性改善方面起着重要作用,Q-P(或Q-P-T)钢和TRIP钢中较多的残留奥氏体可赋予低合金超高强钢超乎寻常的高塑韧性。     

热处理对轴承钢寿命的影响

正热处理淬、回火工艺对轴承的使用性能和疲劳寿命有很大影响,高碳铬轴承钢常用的淬火温度为830~860℃,淬后可获得细小均匀的5~8级奥氏体晶粒度,固溶体中碳量一般在0.5%~0.6%,组织为隐晶马氏体基体上分布着细小均匀的粒状碳化物,其体积分数含量为7%~8%,并含有少量残留奥氏体。这样的     

热处理对高Cr-Co-Mo轴承钢组织与性能的影响

利用洛氏硬度计及透射电镜等研究了热处理工艺对高温轴承钢组织和性能的影响。结果表明:实验钢经回火后硬度较淬火后硬度有所增加,且在540℃回火时硬度达到最高值,当回火温度超过540℃后硬度逐渐下降;透射电镜分析表明,大量M6C型碳化物析出强化是实验钢540℃回火后硬度达到峰值的根本原因;实验钢经1050℃淬火后有大量的残留奥氏体存在,残留奥氏体与马氏体基体的位向关系符合K-S关系。     

残留奥氏体含量对GCr15轴承钢摩擦磨损性能的影响

首先对GCr15轴承钢进行了不同温度的淬火和回火处理及淬火+深冷+回火处理，获得了残留奥氏体含量分别为6.2、11.2、17.5和26.4 vol%的GCr15轴承钢试样，随后采用重载往复摩擦磨损实验仪在干摩擦和油润滑条件下对试样进行摩擦磨损实验，研究了残留奥氏体含量对GCr15轴承钢滑动摩擦磨损性能的影响；利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线残余应力分析仪和洛氏硬度计等分析了GCr15轴承钢试样在不同状态下的组织、表面形貌和力学性能。结果表明：经不同工艺热处理后，GCr15轴承钢的组织都是由马氏体、残留奥氏体和碳化物组成；随着残留奥氏体含量增加，GCr15轴承钢的表面硬度逐渐减小，残余压应力逐渐减小并趋于稳定；在干摩擦条件下，深冷处理试样的平均摩擦系数最小；在油润滑条件下，4组试样的平均摩擦系数相差不大且都低于0.08,在干摩擦和油润滑条件下，随着残留奥氏体含量升高，GCr15轴承钢的磨损率都是先升高再降低，在淬火温度为865℃时磨损率达到最大；经过深冷处理的试样的残留奥氏体含量最小，为6.2 vol%,其磨损率也最小，说明深冷处理能提高GCr15轴承钢的摩擦磨损性...     

等温球化退火温度对超细化H13钢组织与力学性能的影响

采用光学显微镜观察超细化H13钢在不同奥氏体化温度等温球化退火后的显微组织,并对退火后H13钢的残留碳化物形态及分布进行研究。利用Image Pro-Plus软件对退火后碳化物的分布情况进行定量分析,并利用扫描电镜观察不同退火温度下冲击试样的断口形貌,研究不同退火温度对超细化H13钢组织与性能的影响。结果表明,随奥氏体化温度的升高,超细化H13钢硬度下降,碳化物数量与尺寸减小。当高于880℃进行等温球化退火时,晶粒明显变大,材料的退火态韧性急剧下降,回火后残留奥氏体含量增加,残留奥氏体的存在降低了H13钢的硬度。超细化H13钢在860℃进行等温球化退火,材料的综合力学性能最佳。     

超高强度M54钢的预备热处理

通过SEM、XRD、硬度及奥氏体含量测试等方法对超高强度M54钢预备热处理工艺进行了研究。结果表明:随着奥氏体化温度的提高,合金元素的未溶碳化物逐渐溶解,基体合金元素及碳元素含量提高,相应的硬度提高,当奥氏体化温度为840℃时,未溶相的残留最多,硬度最低,因此预备热处理最佳的奥氏体化温度为840℃;在630～690℃范围内退火,随着退火温度的升高,残留/逆转变奥氏体稳定性下降,退火后形成未回火的二次马氏体,硬度逐渐上升,因此退火最佳温度为630℃。630℃下退火,时间超过12 h后,硬度低于40 HRC,符合技术加工条件要求,因此,最佳预备热处理工艺为奥氏体化温度选择840℃,退火温度在630℃左右,退火时间应不低于12 h。     

CrWMn滚珠丝杠锻件热处理工艺优化

滚珠丝杠的热处理是制约数控机床加工精度的瓶颈问题,其淬火硬度不均匀、变形超差以及尺寸稳定性差是主要影响因素。在分析热处理工艺的基础上,提出了减小炉温波动幅度、调整冷处理温度和增加固溶处理、淬火前去除应力以及丝杠校直后去除应力等工艺措施,有效提高了残余奥氏体发生马氏体转变速度,使钢中碳化物呈细小颗粒状析出。结果能为滚珠丝杠的热处理工艺优化提供依据。     

等温淬火工艺对GCr15钢领组织和耐磨性的影响

用正交试验方法对奥氏体化温度、等温淬火温度及时间、回火温度等工艺参数进行优化分析,研究不同工艺参数下GCr15轴承钢钢领的组织及硬度的变化规律。结果表明,奥氏体化温度对GCr15轴承钢钢领硬度影响最大,等温淬火温度对硬度有一定影响,而等温淬火时间和回火温度对硬度的影响不明显;随着碳化物颗粒数量增加,尺寸减小,GCr15轴承钢钢领的硬度升高;当奥氏体化温度偏低时,易产生拉长或者不规则的碳化物颗粒;碳化物颗粒的平均尺寸小于0.35 μm时,其尺寸越大,数量越多,耐磨性越好;GCr15轴承钢钢领较优的等温淬火工艺参数为：奥氏体化温度855 ℃保温10 min,等温温度210 ℃保温45 min,回火温度180 ℃保温120 min。     

氮元素对马氏体不锈钢组织和性能的影响

研究了马氏体不锈轴承钢经添加氮元素及热处理后的微观组织和力学性能。结果表明,经过相同的热处理后,高氮马氏体不锈轴承钢比没有经过氮合金化处理的马氏体不锈钢具有更高的抗拉强度、屈服强度和硬度,分别提高了20%、26%和21%;同时冲击韧性没有明显降低。组织观察发现,经过氮合金化及热处理后,马氏体不锈轴承钢中的析出碳化物得到了细化。最大碳化物尺寸由25μm降低至5μm,碳化物平均尺寸由882 nm降低至592 nm,碳化物所占面积比例由16.0%降低至2.3%。氮元素的固溶强化和细小析出相的沉淀强化是造成高氮马氏体不锈轴承钢综合性能提高的原因。     

轴承钢的一些热处理常识

正轴承钢的热处理工艺主要为球化退火、淬火和低温回火。以GCr15轴承钢为例,经过球化退火后硬度为170~207 HBS,淬火温度为830~860℃,回火温度为140~160℃(3~6 h),硬度为59~64 HRC。某些精密的轴承钢零件,为减小畸变,稳定尺寸,必须在淬火后低温回火前进行一次冰冷处理,使其奥氏体继续转变,以减少残留奥氏体的数量,以此提高硬度。冷处理实际上是淬火过程的继续。一般冷处理的温度可在-40~-70℃之间,保温时间在1.5 h左右,由于奥氏体的陈化稳定现象,冷处理必须在淬火后立即进行。生     

Nb对中锰TRIP钢临界退火过程中组织演变的影响

采用临界退火热处理工艺,利用场发射扫描电镜(FE-SEM)观察含铌和不含铌的两种热轧中锰TRIP钢在不同退火制度下的碳化物演变行为及铌对中锰TRIP钢微观组织、残留奥氏体体积分数与稳定性的影响。结果表明:试验钢经临界退火处理后获得超细晶铁素体与残留奥氏体复相组织。随着退火温度的提高,残留奥氏体体积分数出现先升高后降低的趋势;随着退火时间的延长,碳化物逐渐溶解,残留奥氏体体积分数逐渐增加,达到平衡后保持不变。Nb元素的加入可细化奥氏体晶粒,延缓碳化物溶解,推迟奥氏体转变,增加膜状奥氏体,提高奥氏体稳定性。     

热处理工艺对M2高速钢组织和性能的影响

研究了热处理工艺对M2高速钢组织和性能的影响。结果表明:M2高速钢淬火后的组织为淬火马氏体+残留奥氏体+大量碳化物;随着淬火温度的升高,M2钢淬火后残留奥氏体含量(质量分数)升高,经3次回火后残留奥氏体基本上完全消除,增加冷处理后残留奥氏体的含量相对于3次回火的要多,钢的强度和韧性得到改善。对比M2高速钢在不同热处理工艺条件下的组织和性能,最佳热处理工艺为850 ℃×30 min预热+1160 ℃×30 min淬火+(－65 ℃×1 h)冷处理+560 ℃×2 h回火3次。     

18CrMnTi钢制榨油机榨螺热处理新工艺

通过对18CrMnTi钢6yL-95榨油机榨螺等渗碳淬火热处理工艺的研究,提出了消除原工艺处理存在的连续性网状碳化物、残余奥氏体多、硬度偏低及内裂等缺陷的热处理新工艺。新工艺不仅细化了渗碳奥氏体晶粒,改善了渗层显微组织,而且获得了优异的综合机械性能,耐磨性为原工艺的7.5倍.榨螺等渗碳淬火件的使用寿命已达到40万斤的水平,为原工艺处理的4～10倍。