[发明专利]一种实现组织球化的高碳铬轴承钢温轧环成形方法

说明书

本发明公开了一种实现组织球化的高碳铬轴承钢温轧环成形方法，包括以下步骤：S1、将环坯在加热炉中加热至略高于材料临界温度Ac₁，保温一段时间；S2、将加热后的环坯随炉缓慢降温至略低于材料临界温度Ar₁；S3、合理设计轧制比和选择轧制进给速度，使环坯在一定的变形量和变形温度范围内轧制成形。本发明通过温轧环直接实现组织球化，可取消传统球化退火，并获得更细小球化组织，大幅减小能源和时间消耗，提高组织质量，降低生产成本。

技术领域

本发明属于塑形加工技术领域，具体涉及一种实现组织球化的高碳铬轴承钢温轧环成形方法。

背景技术

高碳铬轴承钢是轴承零件的主要用钢，典型如GCr15轴承钢，在轴承内、外套圈生产(简称轴承环)中大量应用。轧环作为无缝环形零件(简称环件)的先进回转塑性成形方法，以其节能、节材、优质、高效的技术优势，已逐步取代传统的锻造成形方法，在以轴承环为代表的环形零件生产制造中得到了广泛应用和普遍认可。对于高碳铬轴承钢环件，以典型的GCr15轴承环为例，目前工业生产中采用的轧环方法包括冷轧环和热轧环，前者主要用于中、小型轴承环常温冷成形，后者则通常用于中、大型轴承环锻造温度区间热成形。

由于高碳铬轴承钢塑性低、硬度和强度高、冷成形和切削加工性能较差，因此高碳铬轴承钢环件锻造或轧环生产中，球化退火一直是必不可少的重要工序，通过对环坯或环锻件进行球化退火处理，使材料片状珠光体组织中的碳化物球化而形成粒状珠光体组织，从而提高塑性、降低硬度和强度，以满足制造工艺要求。例如，在冷轧环生产中，需要对环坯进行球化退火来提高冷塑性加工性能；在热轧环和锻造生产中，需要对环锻件进行球化退火来改善切削加工性能。然而，当前高碳铬轴承钢环件工业生产中普遍采用的等温球化退火工艺，一般需要十余小时，不仅周期长、能耗高，而且容易导致碳化物颗粒粗大、表面脱碳和氧化程度大，对后续加工和最终热处理质量都会造成遗传影响。虽然当前关于高碳铬轴承钢快速球化退火研究已有公开报道，但是并没有获得实际工业应用，尤其在高碳铬轴承钢环件生产中，仍然采用传统的球化退火工艺，对降低成本和提高质量造成了很大的限制。因此，面对当前制造业节能减排、高附加值生产发展趋势，迫切需要解决上述高碳铬轴承钢环件球化退火问题。

发明内容

针对上述现状，本发明的目的在于提供一种实现组织球化的高碳铬轴承钢温轧环成形方法，它在低于材料锻造温度下，通过温轧环变形使材料组织直接球化，实现成形-球化一体化，可以省去传统球化退火工艺，提高效率和降低能耗。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种实现组织球化的高碳铬轴承钢温轧环成形方法，该方法包括以下步骤：

S1、低温奥氏体化加热：将加工好的环坯放入加热炉中加热至略高于材料临界温度Ac₁，保温5～10min；

S2、炉内缓冷：将保温完成的环坯在加热炉中随炉缓慢冷却至略低于材料临界温度Ar₁，冷却速度控制在100℃/h～200℃/h；

S3、温轧成形：将冷却后的环坯从加热炉中快速转移至轧环机上进行轧制，环坯变形量控制在40％～70％，终轧温度控制在Ar₁以下100℃以内。

按上述技术方案，在步骤S1中，将环坯在加热炉中加热至Ac₁以上10℃～40℃。

按上述技术方案，在步骤S2中，将环坯在加热炉中降温至Ar₁以下0℃～50℃。

按上述技术方案，在在步骤S3中，在轧制过程中实时监测环坯温度，当环坯温度低于终轧温度时立即终止轧制，将环坯回炉加热至预设初轧温度后再继续轧制，直至成形为目标环件。