电渣重熔M2高速钢共晶碳化物控制研究

采用普通电渣重熔工艺和新型抽锭式电渣重熔工艺制备M2高速钢,研究了熔池深度与局部凝固时间等参数对高速钢铸锭共晶碳化物形貌和类型的影响.结果表明,电渣重熔工艺不改变碳化物类型,两种工艺制备的M2铸锭都存在M6C、MC、M2C三种类型的碳化物.抽锭式电渣重熔工艺通过有效控制电渣锭直径(D=120 mm)、熔速(11 mm/min)及熔池深度(h=50 mm),减少局部凝固时间,促进平直层片状共晶碳化物转变为离异棒状、粒状碳化物,碳化物平均晶粒尺寸小于50 μm.加快冷却速度会降低组织中共晶碳化物的质量分数,同时也会降低共晶碳化物中强碳化物形成元素如W、Mo、V的含量,使更多碳化物及合金溶于基体中.     

GCr15轴承钢高温回火球化工艺研究

研究了传统退火和固溶+高温回火球化预热处理对GCr15轴承钢碳化物及最终淬火+低温回火态轴承钢屈服强度、硬度的影响。结果表明:在本试验条件下,传统退火工艺处理的GCr15钢试样碳化物更为圆整,固溶+回火工艺处理的GCr15钢试样碳化物更为细小,随着回火温度和回火时间的增加,固溶+回火处理的GCr15钢试样组织中碳化物的尺寸逐渐增大,越来越均匀。经最终840℃×30 min油淬+180℃×2 h回火处理后,预处理工艺固溶+720℃×2 h回火的试样硬度为64.2 HRC,屈服强度为1843 MPa,与传统球化退火处理试样相比,分别提高了4.6%和11.8%。     

脉冲磁场对GCr15钢球化退火过程中碳化物析出的影响

研究了GCr15轴承钢在单一温度场和磁-热耦合场条件下球化退火时离异共析转变过程中碳化物的析出行为。采用扫描电镜观察不同条件下析出碳化物的形貌,使用维氏硬度计测试不同条件下试样的硬度。结果表明,脉冲磁场有利于GCr15轴承钢离异共析转变过程中碳化物的形成,析出碳化物的等效直径由0～0.2μm长大到0.6～0.8μm。动力学分析认为,磁-热耦合场促进碳原子扩散,加速碳化物的析出。     

微观组织对GCr15轴承钢氢扩散行为的影响

通过对球化退火态、球化退火+淬回火(Q&T)态GCr15轴承钢进行电化学氢渗透试验来描述氢扩散行为,并分析了微观组织以及热处理状态对氢扩散行为的影响。结果表明,对于球化退火态试样,碳化物的分布情况对氢扩散行为影响很大。氢在带状碳化物中扩散最快,而沿晶界分布的网状碳化物作为氢陷阱,可以捕捉更多的氢原子。Q&T试样中,氢在带状未溶碳化物中扩散最快,且随着残留奥氏体体积分数的增大,有效氢扩散系数减小。球化退火试验钢的氢扩散系数远高于Q&T钢。Q&T试样中残留奥氏体的存在使氢陷阱增加,导致氢的渗透更难进行。     

大颗粒碳化物对GCr4Mo4V钢旋转弯曲疲劳的影响

以“真空感应+电渣重熔”工艺制备的退火态热轧直条高温轴承钢GCr4Mo4V为试验材料,经过1120℃保温30 min油淬以及3组530℃保温2 h的回火处理后,开展960、1000、1040、1080 MPa四个应力水平的旋转弯曲疲劳试验,得到S-N曲线并计算出中值疲劳极限为686 MPa,对旋弯疲劳试样断口形貌分析表明,GCr4Mo4V轴承钢旋转弯曲断口由近表面起裂源、裂纹扩展区、应力撕裂区3个特征区域构成,起裂源距试样表面约240μm,中心为粒径范围为16.93～53.94μm的大颗粒碳化物,裂纹在大颗粒碳化物与基体界面处形核,并逐渐向试样中心扩展,最终在扭矩作用下将试样撕扯断裂;数值分析表明,大颗粒碳化物粒径D与疲劳寿命对数lg(N)呈线性关系,经线性拟合后得到的数学关系式为lg(N)=-0.053 77D+7.326 82,由此指明了GCr4Mo4V轴承钢大颗粒碳化物的极限细化是进一步实现轴承钢长寿化的关键举措。     

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。     

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。     

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.     

9Cr18Mo轴承钢中碳化物控制的工艺实践

以真空感应熔炼+电渣重熔+真空自耗重熔工艺冶炼的9Cr18Mo轴承钢为对象,采用金相、电子探针等分析方法研究了不同热加工工艺对碳化物尺寸、均匀性和类型的影响。结果表明,采用直接拔长,最大碳化物尺寸为31.45μm,碳化物不均匀度为3.5级;采用镦粗邛拔长,最大碳化物尺寸约为28.45μm,碳化物不均匀度为2.5级;采用镦粗邛拔长邛扩散退火邛拔长,最大碳化物尺寸为22.95μm,碳化物不均匀度为2.0级;淬-回火后,钢中大颗粒碳化物都是M_7C_3型和M_(23)C_7型,与普通方法生产的9Cr18Mo钢中碳化物类型一致。     

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。     

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。     

高温变形处理对GCr15轴承钢液析碳化物的影响

为了有效控制GCr15轴承钢中的液析碳化物,采用gleeble 1500热模拟实验和变形热处理实验,研究了高温变形对其液析碳化物溶解行为的影响。结果表明,GCr15轴承钢的热轧温度越高,液析碳化物越少。液析碳化物经过热轧破碎后可以在950℃快速溶解,碳化物均匀性显著改善。     

提高GCr15Mo钢冷冲模使用寿命

GCr15钢除广泛用寸‘轴承制造外，也普遍用来制造中小型模具，但其在使用中存在强韧性不足、淬透性偏低和形成白点敏感性较大等问题月a役时早中期脆断失效较严重。近年国内开发的GCr15Mo新轴承钢，在GCrls钢成分基础上．加人0．20％～0．40％Mo，电渣重熔冶炼，保持了GCr15钢优     

热轧轴承钢材在连续炉中球化退火工艺研究

一、前言普遍认为轴承钢的冶金质量是影响轴承寿命的重要因素之一,日本曾分析本国轴承钢与瑞典SKF及美国产品的差距后,认为SKF轴承寿命高的主要原因是轴承钢的碳化物颗粒细小和分布均匀性。洛阳轴承研究所对国内外七个厂家的GCr15型轴承钢材质对比表明,国内外GCr15型钢中,碳化物的含量基本相近均为15％左右。但国产钢退火组织的碳化物粒度、形态和分布较差,与国外SKF、高周波、山阳等钢材相比,碳化物颗粒较大,大小和分布不均匀。轴承钢球化退火主要目的是获得细小均匀分布的球状碳化物,改善切削性能,使淬火回火后获得适当数量的碳化物和马氏体组     

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。     

GCr15轴承钢超高周疲劳性能与夹杂物相关性

真空冶炼与电渣重熔2种工艺制备的GCr15轴承钢的超高周疲劳测试结果表明,电渣重熔能更好地控制钢中夹杂尺寸及其分散性,因此具有较好的疲劳性能.实验与理论分析表明,对于一定强度的材料,疲劳萌生处的颗粒亮区(GBF)边界处的应力强度因子范围(△KGBF)为一恒定值,且随材料的屈服强度增加AKcBF逐渐减小.     

The very high cycle fatigue properties of bearing steel GCr15 prepared by two processing routes

真空冶炼与电渣重熔2种工艺制备的GCr15轴承钢的超高周疲劳测试结果表明,电渣 重熔能更好地控制钢中夹杂尺寸及其分散性, 因此具有较好的疲劳性能.实验与理论分析表 明, 对于一定强度的材料, 疲劳萌生处的颗粒亮区(GBF)边界处的应力强度因子范围 (αK GBF$ )为一恒定值,且随材料的屈服强度增加αK GBF逐渐减小.     

球化退火中Nb对GCr15钢碳化物析出和球化的影响

通过球化退火实验,采用定量金相分析和显微硬度测定,研究了球化退火过程中微合金Nb对轴承钢GCr15碳化物析出和球化的影响。结果表明:实验钢800℃加热1 h后以15℃/h冷却球化退火过程中,添加0.018%和0.040%Nb虽然没有影响GCr15钢的碳化物析出和球化的温度,均为720~740℃,但是显著加快了GCr15钢碳化物析出和球化的速率。     

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。