[发明专利]一种GCr15轴承钢的快速球化退火工艺方法

说明书

一种GCr15轴承钢的快速球化退火工艺方法，属于热处理技术领域。该方法为热轧后的GCr15轴承钢，进行初始退火处理，随炉冷却至室温；将初始退火处理后的GCr15轴承钢，置于两端贯通式的热处理炉中，加热至800～850℃等温处理0.5～1h后，再进行轧制，将得到轧制后的GCr15轴承钢，再置于两端贯通式的热处理炉中，在800～850℃等温处理0.5～1h，得到等温处理后的GCr15轴承钢，随炉冷却至720～750℃，等温0.5～2h后，在随炉冷却至550～650℃，空冷至室温，得到在线快速球化退火的GCr15轴承钢。该方法有效的控制先共析碳化物的尺寸，为共析转变过程中渗碳体的析出提供更多的形核位置，从而有效地缩短球化退火所需要的时间，提高能效。

技术领域

本发明属于热处理技术领域，特别涉及一种GCr15轴承钢的快速球化退火工艺方法。

背景技术

GCr15轴承钢在服役过程中具有较高的耐疲劳性能、耐磨损性能及良好的尺寸稳定性，因此，GCr15轴承钢在轴承生产市场上一直占据着主导的地位。然而作为一种过共析钢，由于含碳量较高，经过热轧空冷处理后，GCr15的组织由片状珠光体和在原奥氏体晶界上析出的网状碳化物组成，这种混合组织会导致热轧处理后的轴承钢具有较高的硬度，不利于后续机械加工处理的进行。为了降低轴承钢在机械加工处理前的硬度，降低内应力，一般在机械加工处理前都要进行球化退火处理，使组织转变为具有比较好的加工性能的球状珠光体组织。轴承钢的快速球化退火工艺的研究虽然在近些年虽然取得了一定程度的进步，但现阶段存在的球化处理工艺仍然存在着生产周期长、生产工序复杂等问题。现阶段，工业上常用的轴承钢的球化退火的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。采用连续球化退火工艺处理轴承钢所用的热处理时间长达20h以上，因此，为了提高劳动生产率，连续球化退火工艺在工业生产中的使用并不广泛。

(2)等温球化退火

等温球化退火是现阶段工业生产中普遍采用的球化方法。具体的操作方法如下：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，在等温转变的过程中，奥氏体相会转变为铁素体+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，多次反复之前的热处理工艺，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。

传统的球化退火工艺，如连续球化退火和等温球化退火耗时较长，能耗较大。周期球化退火虽然解决了球化退火过程中耗时较长的问题，但是工艺过程比较复杂，不利于实际操作。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，将简易的操作工艺和缩短球化时间有机的结合起来，具有非常重要的科学意义和经济效益。

在此基础上，采用离异共析转变机制实现快速球化被广泛应用于轴承钢球化退火研究中。对于含碳量较多的过共析钢，在共析反应过程中，由于钢的成分点离共析点较远，在温度降低的过程中，先共析碳化物会在高于A_r3点析出，随着温度的进一步降低，共析组织中与先的渗碳体相会依附于先共析渗碳体上析出长大，而铁素体相则会在晶界、相界等处析出，从而将珠光体的转变模式从传统的片层状合作生长的转变机制转变为“离异共析”转变机制，从而加速整个球化的转变过程。

发明内容