[发明专利]一种GCr15轴承钢热轧后在线快速球化退火方法

说明书

本发明属于轴承钢热处理领域，特别涉及一种GCr15轴承钢热轧后在线快速球化退火方法。针对现有GCr15轴承钢在球化处理过程中存在的球化时间过长等问题，通过对轧制温度的合理选取，采用优化的球化处理工艺，控制轧制过程中的先共析碳化物通过形变诱导的方式析出，缩短球化退火所需要的时间，提高能效。本发明方法采用的是在线球化退火的方法，而且仅需要较短的后续球化处理时间即可形成较为良好的球化组织。从金相组织观察分析，球化退火后的组织为细铁素体及细小弥散的球状碳化物颗粒，球化等级可以达到1级，硬度为200HV，硬度也达到了使用要求。

技术领域

本发明属于轴承钢热处理领域，特别涉及一种GCr15轴承钢热轧后在线快速球化退火方法。

背景技术

轴承广泛应用于国民经济的各个领域，在国际上素有“工业的心脏”之称。轴承质量除了轴承结构设计，制造精度外，轴承用钢是关键，其对轴承产品的加工质量，使用寿命和可靠性能具有至关重要的作用。

滚动轴承常见的失效形式是疲劳剥落，即接触疲劳破坏，服役状态下的GCr15轴承显微组织由马氏体、碳化物和少量残余奥氏体组成，其中碳化物的含量、大小、形貌和分布不仅影响马氏体的分布和性能，也影响最终整个轴承的服役性能，对接触疲劳寿命的影响尤为显著，为了提高轴承的接触疲劳寿命，要求轴承钢中的未溶碳化物颗粒细小、圆整、均匀分布。由于最终淬回火后的组织中碳化物颗粒的尺寸与分布在很大程度上取决于球化预处理后颗粒的尺寸与分布，因此需要对球化预处理过程中的碳化物颗粒进行球化处理，以获得细小、圆整、均匀分布的球化组织。轴承钢的快速球化退火工艺的研究虽然取得了长足的进步，但热轧后为获得理想球化组织需要进行球化退火，生产周期长且生产工序复杂。

工业上常用的轴承钢的退火工艺主要有以下几种：

(1)连续球化退火

将钢加热到略高于A_c1(如：GCr15轴承钢为780～810℃)保温一定时间，随后在炉中以15～25℃/h的冷却速度冷却至650℃以下出炉空冷。该工艺热处理时间长达20h以上，为了提高劳动生产率，工业生产中普遍推广等温球化退火工艺。

(2)等温球化退火

将钢加热到略高于A_c1保温一定时间，随后快冷至A_r1以下某一温度范围内(680～720℃)进行等温转变，即奥氏体转变成为铁素体+碳化物颗粒，然后随炉冷却至650℃出炉空冷。与连续球化退火相比，等温球化退火工艺所需时间较短，但耗时仍超过10h。

(3)周期球化退火

将钢加热到略高于A_c1进行保温，然后快冷至A_r1以下保温，之后再加热至A_c1以上温度保温，随后又快冷至A_r1以下保温，反复重复之前的过程，最后随炉冷却至650℃后出炉空冷。该工艺球化效果充分，但工艺操作较为繁琐。

因此，开发一种新的轧制及热处理工艺，实现GCr15钢的在线球化，轧后采用较短的时间，通过较为简易的操作过程即可获得理想的球化组织，具有非常重要的科学意义和经济效益。

发明内容

针对现有GCr15轴承钢在球化处理过程中存在的球化时间过长等问题，本发明的目的在于提供一种GCr15轴承钢热轧后在线快速球化退火的方法，通过对轧制温度的合理选取，采用优化的球化处理工艺，控制轧制过程中的先共析碳化物通过形变诱导的方式析出，缩短球化退火所需要的时间，提高能效。

本发明的技术方案是：

一种GCr15轴承钢热轧后在线快速球化退火方法，按以下步骤进行：

(1)将待轧试样在电阻炉中加热到1000～1200℃，等温时间为30～60min；