[发明专利]一种提高轴承钢8Cr4Mo4V强度及韧性的热处理方法

说明书

本发明属于热处理工艺技术领域，涉及一种提高轴承钢8Cr4Mo4V强度及韧性的热处理方法。本发明包括对8Cr4Mo4V钢进行球化退火处理、对球化退火后的8Cr4Mo4V钢进行分段升温固溶处理、对固溶后的8Cr4Mo4V钢进行马氏体‑贝氏体复合淬火处理、对淬火后的8Cr4Mo4V钢进行三次回火处理。本发明专利针对8Cr4Mo4V轴承钢采用分段升温的固溶处理，控制合金元素和碳元素在钢中的溶解量，控制晶粒长大。对8Cr4Mo4V钢进行马氏体‑贝氏体复合淬火，控制其生成M‑B_下复相组织，最终达到提高8Cr4Mo4V轴承钢强度与冲击韧性的效果。

技术领域

本发明属于热处理工艺技术领域，涉及一种提高轴承钢8Cr4Mo4V强度及韧性的热处理方法。

背景技术

8Cr4Mo4V钢是一种常见的第二代高温轴承用钢，主要应用于工作温度低于316℃的航空发动机的主轴轴承。随着航空技术的发展，发动机轴承的工作载荷越来越大、转速越来越高，环境温度也越来越高，对轴承钢的要求也逐渐严苛。8Cr4Mo4V钢在经过真空气体淬火加三次高温回火后的组织为回火马氏体、残余奥氏体和碳化物。其热处理后的组织具有较高的硬度和接触疲劳性能，最终硬度为61-62HRC，但冲击韧性较差，仅有122.8kJ/m²。同时，现有技术真空气淬对设备要求较高，目前大部分的真空热处理设备依赖国外进口，这严重限制了我国航空航天事业的发展。本发明采用分段升温并进行马氏体-贝氏体复合淬火工艺得到马氏体-贝氏体混合组织，这种混合组织既保留了马氏体高硬度的特性、又结合了贝氏体的韧性，在保持8Cr4Mo4V钢高硬度的前提下，提高8Cr4Mo4V钢的综合力学性能。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种提高轴承钢8Cr4Mo4V强度及韧性的热处理方法，最终目的是提高8Cr4Mo4V钢的洛氏硬度、冲击韧性、抗拉强度等综合性能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种提高轴承钢8Cr4Mo4V强度及韧性的热处理方法，包括以下步骤：

步骤1、对8Cr4Mo4V钢进行球化退火处理。

步骤2、对球化退火后的8Cr4Mo4V钢进行分段升温固溶处理。

步骤3、对固溶后的8Cr4Mo4V钢进行马氏体-贝氏体复合淬火处理。

步骤4、对淬火后的8Cr4Mo4V钢进行三次回火处理。

进一步地，所述步骤1中球化退火处理为环坯锻后放入灰冷后，灰冷温度达到400℃-500℃之间时，进行球化退火操作。要求锻后至球化退火之间的时间小于等于16h。退火前将锻坯装箱，并将箱子摆放至退火炉内的有效温区内，预热温度为700℃-750℃，预热时间为3h，然后加热至830℃-860℃，保温时间为6h-7h，然后随炉冷却至720℃-750℃，保温时间为11h-12h，然后以20℃/h的速度冷却至680℃，然后随炉冷却至500℃-550℃出炉空冷。

进一步地，所述步骤2中分段升温固溶处理为：将球化退火后的8Cr4Mo4V钢置于热处理炉内，先以8℃/min-15℃/min的升温速率升温至820℃-860℃，保温20min-40min，然后以5℃/min-10℃/min的升温速率升温至1000℃-1060℃，保温20min-40min，再升以3℃/min-5℃/min的升温速率，升高至1075℃-1110℃，保温10min-30min。

进一步地，所述步骤3中复合淬火处理为：将固溶后的8Cr4Mo4V钢采用等温盐浴或真空气淬方法，迅速降温至180℃-220℃，要求由固溶温度1075℃-1110℃降低至180℃-220℃的时间为＜5min，到温后保温1h-3h进行马氏体-贝氏体复合淬火，然后在30min-60min内，将工件控温冷却至40℃。