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GCr15钢的球化退火新工艺


  11 卷第 4 期 第 2000 年 12 月

郑州纺织工学院学报 JOURNAL OF ZHENGZHOU TEXTIL E INSTITUTE

Vol. 11   4 No. Dec. ,2000

或外径到 250 mm 的 H 级到 C 级的轴承套 , 被广泛应 用于高速旋转高负荷的机械零 、 部件 ,因

此要求其必须 [1 ] 具有高的强度 、 高的弹性极限和高的耐磨性 . 而锻轧 状态的滚珠轴承钢 , 内部组织为片状珠光体及网状渗 碳体 . 这种组织硬度较高 , 机加工比较困难 , 对切削刀 具也容易磨损 . 同时由于网状渗碳体的存在 ,造成钢内 部成分不均匀 , 这样 , 在淬火时会造成较大的组织应 力 ,容易引起零件的变形或开裂 . 为了改善这种组织 , 除采用正火处理消除网状渗碳体外 , 采用球化退火则 是必需的 . 但是 ,传统的常规球化退火工艺周期长 ( 约 需要 13~18 h) 、 耗能多 、 效率低 ,且碳化物大小分布不 均匀 , 从而影响其应用 . 为此 , 我们对 GC15r 钢采用淬 火 + 高温回火的球化处理新工艺 , 并将其与常规球化 退火工艺进行对比试验 , 以求能够获得一种省时 、 节 能、 效率高且碳化物级别合乎要求的球化处理新方法 .

1  试验过程

试验选用 8 根尺寸为 30 × mm 的 GCr15 钢试 150 棒 ,各选 4 根分别进行常规球化退火及淬火 + 高温回 火的球化处理新工艺 . 试验用钢的化学成分及临界点 如表 1 所示 . 两种球化处理工艺曲线如图 1 和图 2 所示 .

   文章编号 :100724945 (2000) 0420073202

GCr15 钢的球化退火新工艺
李  强
( 中原工学院西教学区 ,河南 郑州   450007)

摘要 :   介绍了一种滚珠轴承钢 GCr15 的淬火 + 高温回火的新球化工艺 . 该工艺比传统球化退火工艺省时 、 节能 、 效率 高 ,同时符合工艺要求的各项性能指标 ,已在实际生产中得到应用 . 关     :  GCr15 钢 ; 球化退火 ; 淬火 + 高温回火 ; 淬火剂 ; 空冷 键 词 中图分类号 :TG156. 2     文献标识码 :A

   工业生产中 , GCr15 钢常用于制造壁厚小于 14 mm
钢种
C

表1  钢的化学成分及临界温度 化学成分Π% Si Mn
0. 22 0. 32 Cr 1. 55 Ac 1 745

临界温度Π℃ Ac cm Ar1 Ms
900 700 240

GCr15 0. 98

图 1  GCr15 钢常规球化退火

在图 1 , GCr15 钢常规球化退火工艺中 , 当把工件 加热至 Ac1 点以上温度保温时 , 先共析网状碳化物溶 断 、 . 而珠光体虽在加热到高于 Ac1 点以上时应转 凝聚 变成奥氏体 ,但由于加热温度仅稍高于 Ac1 , 珠光体中 渗碳体溶解需要较长时间 ,往往只能使渗碳体片溶断 , 残留着渗碳体颗粒 . 有的即使溶解 ,但在渗碳体片溶断 处还保留着高浓度碳聚集区 . 当冷至稍低于 Ar1 点的 温度保温 ,进行珠光体转变时 ,将以这些残存渗碳体或 碳富聚集区作为渗碳体的结晶中心 , 渗碳体在此析出 长大 , 同时由于表面张力的作用形成了球粒状珠光 体 . 此种工艺冷却速度需严格控制在 20 ~ 50 ℃ h , Π
[2 ]

冷却过快 ,所得的组织强度与硬度愈高 , 组织愈细 ; 相 反地 ,冷速太低 ,形成的组织太粗 ,不一定符合要求 ,同

  收稿日期 :2000210208   作者简介 : 李   (19712) ,男 ( 汉族) ,河南信阳人 ,中原工学院助理工程师 . 强

                        郑州纺织工学院学报                 2000 年   11 卷   第 ?74 ?

时 ,也不经济 . 当温度降至 500 ℃ ,将试棒出炉空冷 . 时

表2  两种工艺处理试棒的力学性能指标 性能指标 常规球化退火 新工艺球化退火 σΠ Π s MPa σ Π b MPa δ %
435 467 623 651 24 21

与常规球化退火工艺比较 , 经淬火 + 高温回火球 化处理工艺在主要机械性能上差异不大 . 特别从球化 处理后的布氏硬度看 ,都适合下一步的机械加工 . 再从
图 2  GCr15 钢淬火 + 高温回火球化处理

在图 2 所示 GCr15 钢淬火 + 高温回火球化处理新 工艺中 , GCr15 钢经淬火后 , 其组织为马氏体和屈氏 体 ,分散度大且不稳定 . 未完全溶解的碳化物导致基体 组织的成分极不均匀 , 在随后的球化温度 Ar1 附近高 温回火过程中 ,或以原有的细小碳化物质点为核心 ,或 在基体组织中碳原子富集的地方产生新的核心而聚集 球化 ,形成颗粒状碳化物 ,在随后保温及缓冷过程中长 成较大的碳化物颗粒 , 从而得到碳化物质点细密的球 [3 ] 化组织 . 此工艺需注意的是试棒淬火后需立即进行 高温回火 ,生产中以油为淬火剂 . 选用 20 ~ 50 ℃ h 降 Π 温速度的原因同图 1 工艺 , 同时这种降温速度接近电 炉的自然降温速度 ,便于生产中应用 .

金相组织观察分析 , 碳化物的大小和均匀性相差也不 大 ,基本符合球化退火应达到的 2 ~ 4 级球化组织 . 以 上结果说明 , GCr15 钢淬火后在基体组织中残留部分 弥散分布的碳化物粒子 , 在球化温度的等温过程中碳 化物粒子圆形化和极细微的碳化物发生溶解 , 基本上 完成了球化过程 ,最终得到了粒度和分布都较均匀 ,硬 度较低的球化组织 . 从工艺完成时间上看 ,新球化工艺 比常规球化退火工艺减少约一半时间 , 退火质量也比 较好 ,耗能低 ,效率高 . 但不足之处是 ,在操作程序上较 常规球化退火复杂些 .

3    结 语

2  试验结果

在实际生产中 , 我们对 GCr15 钢采用新的球化处 理工艺取代常规球化退火后 , 零件的切削加工性能良 好 . 对工件进行探伤检查 , 没有发现淬火裂纹 , 特别是 针对我部门实际情况 , 在处理单件或小批量要求球化 退火的零件时 ,新的球化工艺就更加显示出其周期短 、 耗电少 、 处理质量高 、 效益好的优势 .

对经上述不同工艺处理的 8 根试棒进行加工 , 以 便进行力学性能指标测试 ,测试结果见表 2.

参考文献 :

[1 ]   湖南邵阳汽车保养厂热处理问答编写小组 . 热处理问答 [M] . 北京 : 机械工业出版社 ,1979. 423 - 424. [2 ]   夏立芳 . 金属热处理工艺学 [M] . 哈尔滨 : 哈尔滨工业大学出版社 ,1996. 28 - 30. [3 ]   中国机械工程学会热处理专业学会 ,热处理手册编委会 . 热处理手册 [M] . 北京 : 机械工业出版社 ,1991 , (1) :118 - 121.

Ne w Process of Spheroidizing of GCr15
LI Qiang
( Zhongyuan Institute of Technolog , Zhengzhou 450007 , China)

  Abstract : This article introduces a new process of spheroidizing of quenching and tigh tempering to GCr15. By making use of the process , we can save time ,energy , and get a high effiency compared to the traditional process , at the same time , it can produce a property satisfying the desire of product . Moreover , this process is easy to apply into practice in industry. Key words :  GCr15 steel ; spheroidizing ; quenching + high tempering ; quench media ; air cooling

ψ% Π
39. 2 48. 2

硬度Π HB
197~228 210~239


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