降低GCr15轴承钢盘条液析级别理论分析和实践

通过液析碳化物在高温扩散过程的理论分析,建立了具有不同尺寸的液析碳化物在不同温度条件下完全溶解所需时间的数学模型。采用该模型对实际生产过程影响液析碳化物高温扩散溶解的因素进行了全面分析,并且制定了指导现场生产的工艺改进措施。通过这些工艺措施的实施,使GCr15轴承钢盘条的液析碳化物级别由2.5级降低到小于0.5级,取得了明显效果。     

GCr15轴承钢加热温度与碳化物的溶解扩散

为消除轴承钢中碳化物液析,改善带状组织,进行了加热温度与碳化物溶解扩散之间的关系研究,确定了GCr15轴承钢比较合理的加热温度和保温时间,并将试验结果实施于现场.实际应用结果表明,在现有加热能力的条件下,将加热温度提高到1200～1280℃,保温时间在3 h以上,可使碳化物带状级别控制在2级以下,碳化物液析得到消除.     

GCr15轴承钢热轧态组织形态对最终热处理后碳化物的影响

通过对3种GCr15轴承钢盘条的热轧态组织、球化组织和最终淬火回火组织中的碳化物粒度进行比较,研究了GCr15轴承钢热轧组织形态对碳化物分布的影响。结果表明,GCr15轴承钢的热轧组织中珠光体均匀细小、片层间距均匀,具有良好的强韧性,最终可获得不大于0.8μm碳化物比率为97%的粒度分布。     

连续冷却过程中GCr15钢中碳化物的析出行为

针对GCr15轴承钢棒材网状碳化物大量析出、网状级别超标问题,通过热模拟试验对碳化物析出机理进行研究。结果表明,GCr15轴承钢试样经热轧后的连续冷却过程中,在晶界处析出的二次碳化物为（Fe.Cr）3C型碳化物,冷却速度对晶界处二次碳化物形貌具有重要影响,随冷却速度的增加,可达到抑制网状碳化物析出并得到高品质轴承钢棒材的目的。     

GCr15轴承钢在不同加热速率下的奥氏体转变研究

加热速率对GCr15轴承钢铸坯表面组织有较大影响。利用DIL805A热膨胀仪进行热模拟试验,通过分析GCr15轴承钢在连续加热过程中的热膨胀曲线,研究了不同加热速率下的奥氏体转变过程,分析了加热温度对奥氏体转变温度和奥氏体转变量的影响,分析了不同加热速率下奥氏体转变规律和大断面铸坯表面组织。结果表明:GCr15轴承钢中珠光体转变为奥氏体,温度范围约为760~810 ℃;(Fe,Cr)₃C_Ⅱ向奥氏体中的溶解,温度范围约为810~1 100 ℃;奥氏体的成分均匀化温度大于1 100 ℃。若GCr15大断面铸坯表面过热度大,相变后晶粒粗大,相对于内部组织其表面的耐磨性和抗疲劳性下降,且铸坯表面奥氏体浓度均匀性差,后续液析碳化物溶解过程受阻碍,碳化物溶解浓度不均匀,表面的组织性能受到影响。根据J-M-A方程,计算了模型参数,GCr15轴承钢激活能Q约为7.156×10⁵ J/mol,n=0.52,k₀=75。     

加热工艺对轴承钢连铸坯液析碳化物溶解行为的影响

利用DICTRA软件及金相法对GCr15轴承钢连铸坯中的液析碳化物在加热工艺中的溶解与扩散机理进行研究,并针对常规加热工艺存在的问题,提出加热工艺的设计思路:第一阶段在液析严重区域连铸坯的固相线温度以下进行加热,加热过程中仅发生液析碳化物的溶解,令C元素快速扩散,同时该区域固相线温度逐渐升高;第二阶段在1200~1280℃的高温区进行加热,由于第一阶段中液析严重区域连铸坯的固相线温度升高,此时很难再有液相增加,可保证Cr元素快速扩散,最终令液析碳化物快速溶解扩散。根据DICTRA软件对加热工艺的模拟计算结果,设计加热工艺为"1100℃加热1 h后1250℃加热1 h"。以该工艺对试样进行加热试验,液析碳化物级别由4.0级降低至0.5级,结果证明了该加热工艺的可行性。     

电渣重熔GCr15轴承钢铸锭和退火材中大块碳化物的晶体类型及其溶解规律

我们研究电渣重熔GCr15轴承钢中大块碳化物,是为了提高轴承的使用寿命。关于GCr15轴承钢中大块碳化物的晶体类型,过去存在两种看法:一种认为是合金渗碳体;另一种认为是(Fe,Cr)_7C_3型碳化物.我们的研究工作试图回答以下四个问题:1.确定GCr15轴承钢铸锭中大块碳化物的晶体类型;2.确定退火材中较大碳化物的晶体类型;3.铸锭中大块碳化物的溶解温度;4.退火材中较大碳化物的溶解规律。试验样品取自大冶钢厂电渣重熔轴承钢,铸态试样从解剖的两支1.2吨锭头部截取,一支经扩散退火,一支未经扩散退火。退火材试样是经扩散退火后,从轧成直径38毫米钢棒上取下。钢样的化学成分和热处理制度见表1。     

低温轧制温度对GCr15轴承钢组织的影响

采用GLEEBLE1500热模拟试验机、金相显微镜、扫描电镜研究了低温轧制时变形温度对GCr15轴承钢组织的影响规律。结果表明,700 ℃、750 ℃变形时网状碳化物形貌为断续状,珠光体团尺寸较小、片层间距较小,有利于缩短球化退火时间和碳化物的溶解;800 ℃、850 ℃变形时网状碳化物为半断续状,珠光体团较为均匀、片层较细,有利于退火过程中的碳化物溶解;900 ℃变形时网状碳化物为全连续状,珠光体团均匀,但尺寸较大,需要快速冷却以抑制碳化物的析出。     

预处理对铬轴承钢混晶的影响

作者采用特殊的腐蚀剂,显示轴承钢的奥氏体实际晶粒度。运用金相法研究了不同预处理对GCr15轴承钢“混晶”的影响。结果为:预处理对GCr15轴承钢的奥氏体本质晶粒度有明显的影响。例如:对于所谓“本质细晶粒”的GCr15钢,经特殊预处理之后,在900℃加热保温1h,发生了奥氏体晶粒的异常长大。试验表明:GCr15轴承钢奥氏体化时,碳化物同时大量地溶解之刻,往往亦是晶粒异常长大发生之时。奥氏体化所得起始晶粒愈细小而不均匀,继续保温时愈易发生严重的晶粒异常长大。     

GCr15SiMo轴承钢球化退火过程的碳化物演变

借助差示扫描量热法、扫描电镜等检测分析手段以及JMatPro热力学软件,研究了等温球化退火的奥氏体化温度和保温时间对GCr15SiMo轴承钢碳化物的影响。结果表明,随着奥氏体化温度的升高和保温时间的延长,GCr15SiMo轴承钢中碳化物趋于均匀化、细小化,且有利于GCr15SiMo轴承钢退火过程碳化物球化效果。在奥氏体化温度为800℃、保温时间为30 min的等温球化退火工艺下,GCr15SiMo轴承钢中碳化物数量多、尺寸小、弥散分布度高,且组织最为均匀致密,硬度较低,球化效果最好。     

GCr15轴承钢周期球化退火工艺的改进

利用EDAX9100型能谱分析仪,研究了GCr15轴承钢合金元素的溶解与析出规律,在此基础上改进了周期球化退火工艺,并将该工艺与传统的等温球化退火、周期球化退火工艺进行了对比分析。试验结果表明,改进周期球化退火工艺后,GCr15轴承钢显微组织级别、碳化物网状级别、布氏硬度能更好地满足GB/T 18254—2002《高碳铬轴承钢》退火要求。     

石钢公司GCr15轴承钢棒材生产工艺实践

石家庄钢铁有限责任公司为进一步提高轴承钢质量,满足高端用户的需求,2005年采用两火成材工艺试生产GCr15轴承钢棒材,用220mm×300mm连铸坯在一轧厂开坯,小方坯经修磨检验后,送三轧厂轧制成材。对φ22mm圆钢两火成材与一火成材进行了对比,两火成材碳化物液析和碳化物带状级别明显降低。     

PMO对GCr15钢棒材中带状碳化物评级及分布的影响

脉冲磁致振荡(pulse magneto-oscillation,PMO)是上海大学原创的凝固组织细化及均质化技术。已将PMO技术应用于GCr15轴承钢的工业生产。通过对棒材试样中带状碳化物面积及碳化物平均粒径的测量和统计,研究了该技术对GCr15轴承钢中碳化物带状评级及分布的影响。结果表明:在0.75、0.82 m/min拉速条件下,施加PMO处理后,GCr15钢棒材中心区域碳化物带状得到改善,碳化物平均粒径减小,大尺寸碳化物数量减少。此外,经过PMO处理的GCr15钢棒材中未溶晶界碳化物减少,弥散分布的球状碳化物增多。     

加热温度对GCr15轴承钢液析影响分析

碳化物液析是高碳铬轴承钢碳化物不均匀性中最有害的一种,可明显降低轴承零件疲劳寿命,本文就加热温度对轴承钢液析的影响进行了分析。     

热处理工艺对LGJW20组织结构的影响

利用废弃的轴承钢GCr15和WC粉末通过离心铸造法制取WC/钢基复合材料(LGJW20);研究了热处理对其组织结构的影响。结果表明,在退火过程中,组织中的碳化物发生了溶解析出,碳化物的形态得到改善,材料的硬度升高;在淬火回火过程中,随回火温度的升高,组织中碳化物的溶解析出愈严重,材料的硬度不断下降。     

淬火保温时间对GCr15轴承钢组织与摩擦磨损性能的影响

采用高温箱式电阻炉对退火态GCr15轴承钢进行了淬火和低温回火处理,采用光学显微镜、X射线衍射仪和洛氏硬度计对其经不同淬火保温时间处理后的显微组织、残留奥氏体含量和硬度进行了分析,并利用UMT-2摩擦磨损试验机在干摩擦条件下对GCr15钢进行滑动摩擦磨损试验,采用扫描电镜、能谱仪、三维形貌仪对其磨损率和磨损机制进行分析,研究淬火保温时间对GCr15轴承钢显微组织、力学性能和摩擦磨损性能的影响.结果 表明:GCr15轴承钢经淬火和回火处理后的组织由回火马氏体、残留奥氏体和碳化物组成.随着淬火保温时间的延长,GCr15轴承钢的残留奥氏体含量和硬度均呈现先增加后减小的趋势,而碳化物平均尺寸先减小后增加,保温时间为60 min时,碳化物的数量急剧减少;淬火保温时间对GCr15轴承钢摩擦系数影响不大,保温40 min时磨损率最小,20 min时磨损最严重.磨痕表面粘着磨损与氧化磨损共存,保温40 min时,磨痕表面剥落坑相对较小,剥落最轻微.     

热轧组织和正火处理对轴承钢碳化物网状和球化组织的影响

一、试验目的轴承钢碳化物网状和球化组织一直是生产检验的主要问题之一。本试验主要目的是探讨热轧材组织和正火处理后,对碳化物网状和球化组织的影响,从而确定合适的正火温度,使之既能消除碳化物网状又能保证细小而均匀的球化组织。二、试验方法 1.试验用料的选择和试样的制备试验用钢为电炉GCr15,规格为φ15、φ23mm和φ48mm热轧棒材,其化学成分见表1。因生产中不易出现厚碳化物网、大晶     

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。     

滚动轴承钢冶金质量与疲劳性能现状及高端轴承钢发展方向

本文首先介绍了以GCr15为代表的第一代轴承钢、以M50和M50NiL为代表的第二代轴承钢、以Cronidur30和CSS-42L为代表的第三代轴承钢的发展历程,提出了以轻质化为特征的第四代轴承合金发展方向;通过对传统轴承钢的冶金质量和疲劳性能等归纳分析,提出了大颗粒夹杂物和碳化物细质化与均匀化的轴承钢冶金质量控制方向,揭示了轴承钢接触疲劳的夹杂物控制机制和碳化物控制的2种不同抗疲劳机制;通过对传统轴承钢GCr15的超高纯冶金质量控制工艺技术与定量表征技术的国内外最新进展,提出了超高纯与等向性的高端轴承钢冶金质量控制发展方向;通过对轴承钢GCr15和CSS-42L的基体和碳化物超细化的整体热处理技术与表面渗碳技术研究,创新研发出双细化热处理和表面超硬化热处理,从而将轴承钢GCr15的室温接触疲劳寿命提高到5倍和10倍以上。文章最后针对轴承钢的冶金质量与性能进行了检验检测技术分析,指出定量检验检测技术的应用是高性能轴承钢的重要保障。     

GCr15轴承钢消除大块状碳化物的热处理工艺

运用X射线测定了GCr15轴承钢连铸坯芯部宏观偏析区域和微观偏析区域C、Cr元素的浓度。基于C和Cr元素成分分布,用Thermo-Calc软件计算了GCr15轴承钢不同部位的熔点,从而确定了轴承钢连铸坯均匀化加热的最高温度限制。研究了不同温度下消除连铸坯芯部大块状碳化物所需要的时间。通过理论与实验相结合的方法,提出了一系列消除轴承钢连铸坯芯部大块状碳化物的热处理制度。