周期球化退火对GCr15轴承钢组织及力学性能的影响_杨洪波
淬火、回火工艺对GCr15钢力学性能的影响
课题名称：淬火、回火工艺对GCr15钢力学性能的影响专业：金属材料工程班级：B金属081学号：0810203122姓名：陈志远得分：完成时间：2011年 4 月 22 日评分体系及项目得分评分项目及其要求项目得分1．课题难度值（05分）得分：2．选择和使用工具书(检索系统)的情况（60分）：（1）选择检索工具、系统（数据库）的种类[至少5种，其中必有一种外文数据库] （10分）得分：（2）查的文献条目的数量(至少15条，多查适当加分) （15分）得分：（3）所查文献的出版类型(图书、期刊论文、会议论文、专利、标准等5 种以上，每种出版类型1分)（05分）得分：（4）所查的原始文献的文种(限中英文两种)（05分）得分：（5）外文文摘的翻译情况（至少翻译一篇）（05分）得分：（6）综合运用所选检索系统（数据库）的各种检索途径或制订检索策略的能力（05分）得分：（7）所查检索条目查准率情况（检索条目与选择课题的针对性评价，每查准一条1分）（15分）得分：3．原始文献的获取情况（请您至少提供2篇原文的第一页复印件或打印件）（10分）得分：4．按照“步骤要求”和“格式要求”完成实习报告（10分）得分：5．按照论文写作的具体要求，对你所下载的其中的一篇论文进行综合评价（10分）得分：6．检索结果总结与学习体会（05分）得分：总得分：课题名称：淬火、回火工艺对GCr15钢力学性能的影响一、分析研究课题1．背景分析GCr15钢是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。
经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。
该钢冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形成白点敏感性能大，有回火脆性。
2．需要解决的问题（1）淬火、回火的工艺流程以及对钢件的影响。
（2）GCr15钢的服役条件及所需优越的力学性能。
3．检索文献的要求（1）所需的文献内容、水平：紧贴本课题的要求的文献，文献能够代表当今该技术领域的研究水平。
gcr15轴承钢球化退火工艺
gcr15轴承钢球化退火工艺GCr15轴承钢是一种高强度、高硬度的钢材，广泛应用于制造轴承等高精度机械零件。
由于其材料性质的特殊性，需要进行球化退火处理，以达到更好的加工性能和使用寿命。
本文将从GCr15轴承钢的特性、球化退火工艺的原理和方法、球化退火后的性能及应用等方面进行介绍。
一、GCr15轴承钢的特性GCr15轴承钢是一种具有高温强度、高耐磨性、高弹性模量和良好的抗腐蚀性能的钢材。
其主要成分为碳、铬、锰、硅、磷、硫等元素，其中铬的含量达到了1.5%-2.5%以上。
铬的加入可以增加钢的硬度和耐磨性，使其具有更好的抗腐蚀性能。
同时，硬度的提高也会导致钢的脆性增加，因此需要进行球化退火处理。
二、球化退火工艺的原理和方法球化退火是一种使钢材中的碳元素在钢中形成球状晶粒的热处理工艺。
球化退火的原理是在高温下，钢材中的碳元素会扩散到钢的晶界上，形成一定的厚度。
当温度升高到一定程度时，碳元素会在晶界上形成球状晶粒，使钢的硬度降低，同时也能改善钢的可加工性。
球化退火的过程包括加热、保温和冷却三个阶段。
加热的温度一般为780℃-820℃，保温时间一般为2-4小时，冷却速度不宜过快，一般为自然冷却或慢冷。
球化退火的工艺参数需要根据钢材的具体情况进行调整，以达到最佳的效果。
三、球化退火后的性能及应用球化退火处理后，GCr15轴承钢的硬度降低，但韧性和可加工性得到了改善。
此外，球化退火还能提高钢材的抗疲劳性能和耐磨性能，延长其使用寿命。
因此，球化退火处理是制造高精度机械零件的必要工艺之一。
GCr15轴承钢球化退火后，可以应用于制造各种高精度轴承、齿轮、传动轴等机械零件。
此外，还可以用于制造汽车、航空航天、船舶、机床等领域的重要零件。
球化退火处理的应用范围广泛，对于提高机械零件的精度和使用寿命具有重要意义。
综上所述，GCr15轴承钢球化退火工艺是制造高精度机械零件的必要工艺之一。
球化退火处理能够改善钢材的加工性能和使用寿命，提高其抗疲劳性能和耐磨性能。
gcr15轴承钢球的热处理工艺及质量控制
gcr15轴承钢球的热处理工艺及质量控制
GCr15轴承钢球是一种高强度、高硬度、高耐磨性的工业材料，广泛应用于各种机械设备中。
为了保证GCr15轴承钢球的高品质和长寿命，必须采用适当的热处理工艺和严格的质量控制。
GCr15轴承钢球的热处理工艺主要包括：淬火、回火、正火、退火、球磨等。
其中，淬火是最关键的一个步骤，其目的是使钢球表面形成一层硬度高、强度大的贝氏体组织，从而提高其抗磨损性能和耐久性。
回火则是为了消除淬火过程中产生的残余应力和脆性，使钢球具有足够的韧性和塑性，以防止在使用过程中出现断裂等问题。
质量控制方面，需要对GCr15轴承钢球进行严格的化学成分、物理性能、金相组织、尺寸和形状等检测和测试。
特别是球面粗糙度、硬度、圆度和表面质量等指标的控制，直接影响到钢球的使用寿命和性能表现。
总之，GCr15轴承钢球的热处理工艺和质量控制是保证其优良性能和长寿命的重要保障，需要科学、严谨地操作和检测。
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GCr15轴承钢组织控制毕业论文
(奥氏体化温度1O50oC)
当GCr15钢奥氏体化温度为1050℃、二次碳化物全部固溶时，连续冷却转变图出现了二次碳化物开始析出曲线，即过冷奥氏体在发生珠光体或贝氏体转变之前，将首先沿奥氏体晶界析出网状碳化物。二次碳化物的析出主要取决于冷却速度，其析出的数量不仅与碳在奥氏体中的过饱和度有关，而且碳化物形成元素的扩散条件也具有一定影响。
(2)在不平衡条件下结晶(二元素在固相中不能充分扩散)
当温度沿t、t1、t2…变化时，液相成分沿a、al、a2…变化，固相则按凝固先后顺序存在着b、b1、b2…不同的化学成分。合金温度降到tp时还不会完全凝固，要一直冷到tk温度，合金才凝固完毕。图中c、cl、c2、…ck为从开始凝固起到某一结晶区间的结晶固相的平均成分。。k即为凝固结束时固相的平均成分。固相中存在着b、b1、b2…bp不同成分的差异，即合金的偏析。
表1.1碳化物平均粒度与疲劳寿命的关系
1.化学成分与成分偏析
网状碳化物是在过共析钢中沿奥氏体晶粒边界析出呈网络状分布的过剩二次碳化物，它与钢的化学成分和偏析程度有关，高碳铬轴承钢中的碳化物不均匀性实质上是钢液在冷却过程中宏观和微观偏析的结果。网状碳化物是过剩的二次碳化物，因此钢中含有碳化物形成元素的浓度愈高，过剩的二次碳化物数量就愈多，碳化物网状组织也就愈严重。钢液结晶时，由于选分结晶，最先凝固的部分溶质含量较低，溶质集聚于母液，浓度逐渐增加，因而最后凝固的部分溶质含量则很高。显然在最终凝固结构中溶质浓度分布是不均匀的，这种成分不均匀的现象称为偏析。如果分析晶粒的成分分布时，我们会发现钢锭或铸坯中心溶质浓度较高;而在一个晶粒的晶界处溶质的浓度较高。前者为宏观偏析，后者为显微偏析。
GCr15
轴承钢GCr15的快速碳化物球化处理工艺及机理研究康连芳关键字：GCr15钢；碳化物球化工艺；碳化物形成机理及作1.引言GCr15 钢是一种高碳低合金钢，根据其化学成分和实际工程应用，此种刚具有良好的综合力学性能。
应用广泛的高碳络轴承钢被广泛应用与机械制造、汽车制造等领域，主要用来制造大型机械轴承的滚子和套筒，还可以制造耐磨、高接触疲劳强度、较大负荷的机械零件，如牙轮钻头的转动轴。
目前在汽车行业中的低压汽车转向泵定子的材料采用GCr15钢。
轴承在服役过程中承受极高的交变载荷, 要求其具有较高的抗接触疲劳性能和耐磨性能,而这种钢经过热处理淬火、回火及机械加工后的强韧性尚且不足，疲劳性能差，经常出现断裂现象。
因此轴承钢需具有隐晶回火马氏体+细小渗碳体颗粒组织, 即具有良好球化的珠光体组织，为获得此种组织,则要求对该种钢进行球化处理。
附表一：GCr15钢的化学成分（质量分数，%）2.GCr15的快速碳化物球化的工艺方案球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。
这些钢经轧制、锻造后空冷，所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，这种组织硬而脆，不仅难以切削加工，且在以后淬火过程中也容易变形和开裂。
而经球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球状颗粒，弥散分布在铁素体基体上，和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易长大，冷却时工件变形和开裂倾向小。
另外对于一些需要改善冷塑性变形（如冲压、冷镦等）的亚共析钢有时也可采用球化退火。
2.1普通（缓冷）球化退火普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20～30℃，保温适当时间，然后随炉缓慢冷却，冷到500℃左右出炉空冷。
2.2等温球化退火球化退火加热温度为Ac1+(20～40)℃或Acm-(20～30)℃，保温后等温冷却或直接缓慢冷却。
在球化退火时奥氏化是“不完全”的，只是片状珠光体转变成奥氏体，及少量过剩碳化物溶解。
回火温度对GCr15轴承钢组织和性能的影响
回火温度对GCr15轴承钢组织和性能的影响王桂【摘要】GCr15 steel is widely used in bearing. The tempering temperature has a significant effect on its properties. The effect of different tempering temperature on hardness, residual austenite and surface residual stress of GCr15 steel was investigated. The result shows that with the increasing of tempering temperature in the range of 165~300 ℃, the hardness HRC of the tested steel decreased from 61. 7 to 56. 2 , the residual austenite from 9. 88% to 3. 26% and the surface residual stress from 706. 8 MPa to 382. 2 MPa, accompanied with the gathering and growth of carbide. The microstructure is mainly composed of needle-type martensite, grain-type carbide and little residual austenite. This study provides reference for establishing low-temperature tempering process for GCr15 steel.%GCr15钢在轴承中广泛使用,其回火温度对轴承使用性能有重要影响。
gcr15钢球化退火工艺设计介绍
gcr15钢球化退火工艺设计介绍GCR15钢球是一种常用的轴承钢材，其具有优良的耐磨性、耐腐蚀性和耐热性。
然而，在生产过程中，GCR15钢球也会产生一些组织缺陷和内应力，这些缺陷和应力会影响钢球的性能和使用寿命。
为了消除这些缺陷和应力，需要对GCR15钢球进行热处理，其中一种常用的热处理方法是钢球的化退火。
化退火是一种通过加热和冷却的过程来改变钢材的组织结构和性能的方法。
对于GCR15钢球来说，化退火的目的是消除内部的应力，使钢球的组织变得均匀并且具有优良的力学性能。
下面将介绍GCR15钢球化退火的工艺设计。
对于GCR15钢球的化退火工艺设计，需要确定合适的退火温度。
退火温度一般根据钢球的成分和硬度来确定，通常在800℃至900℃之间。
在退火过程中，钢球需要保持一定的温度一段时间，以使其内部的组织结构达到平衡。
退火时间一般在1小时至3小时之间，具体时间根据钢球的尺寸和硬度来确定。
对于GCR15钢球的化退火工艺设计，需要确定合适的冷却方式。
冷却方式一般有空冷和水淬两种。
空冷是将退火后的钢球自然冷却至室温，这种冷却方式适用于较小尺寸和硬度较低的钢球。
水淬是将退火后的钢球迅速浸入冷却介质中，使其迅速冷却，这种冷却方式适用于较大尺寸和硬度较高的钢球。
选择合适的冷却方式可以避免钢球再次产生应力，并且可以使钢球的组织更加均匀。
对于GCR15钢球的化退火工艺设计，需要对退火后的钢球进行质量检验。
质量检验一般包括硬度测试、金相组织观察和力学性能测试等。
硬度测试可以评估钢球的硬度是否符合要求，金相组织观察可以评估钢球的组织结构是否均匀，力学性能测试可以评估钢球的强度和韧性等性能是否满足要求。
通过质量检验，可以确保退火后的钢球具有良好的性能和质量。
GCR15钢球的化退火工艺设计是提高钢球性能和质量的重要步骤。
通过确定合适的退火温度和时间，选择合适的冷却方式，并进行质量检验，可以使GCR15钢球具有优良的组织结构和力学性能，提高其使用寿命和可靠性。
GCr15轴承钢热轧及球化退火组织性能研究的开题报告
GCr15轴承钢热轧及球化退火组织性能研究的开题
报告
一、研究背景
GCr15轴承钢是一种常用的高碳铬轴承钢，具有优良的耐磨性、抗
疲劳性和高温强度，广泛应用于航空、汽车等重要机械领域。
然而，对
于复杂工况下的轴承应用，GCr15钢材的高温强度和抗疲劳性还需要进一步提高。
因此，对GCr15轴承钢的热处理工艺和组织性能进行研究，对
提高钢材的性能具有重要意义。
二、研究内容和方法
本研究将采用热轧、球化退火和淬火等工艺制备GCr15轴承钢试样，并通过显微组织观察、机械性能测试等手段，研究材料组织性能与制备
工艺参数之间的关系，主要研究内容包括：
1.不同热轧温度对GCr15钢材组织形态的影响；
2.球化退火温度对GCr15钢材晶粒细化的影响；
3.淬火温度对GCr15钢材硬度、韧性等力学性能的影响。
三、预期成果
通过本研究，预计获得以下成果：
1.确定GCr15轴承钢合适的热轧工艺参数，得到细小而均匀的组织；
2.探究球化退火温度对GCr15轴承钢晶粒细化的影响；
3.研究不同淬火温度对GCr15轴承钢力学性能的影响，确定最优淬
火工艺参数。
四、研究意义
本研究的主要意义在于为GCr15轴承钢的制备工艺和性能提高提供参考，为钢材制造企业提供指导意见，也为相关工程领域提供研究和开发创新的思路。
回火温度对GCr15轴承钢组织和性能的影响
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GCr15轴承钢的球化退火组织鉴别
GCr15轴承钢的球化退火组织鉴别时间：2009-07-04 点击：摘要：探讨了原始组织正常的热轧GCr15钢经球化退火后的组织特征及其评级问题。
针对生产实际及检验中出现的问题，制定球化退火工艺，找出工艺与球化组织形态特征的对应关系，以便较正确地评定GCr15钢的球化退火组织级别。
主题词：轴承钢；退火组织；冷却速度1 问题的提出轴承钢的球化退火组织检验，是考核轴承钢生产质量的一个重要的指标，其球化组织级别的评定，既影响着球化组织的合格率，也决定着能否为不合格产品提供可靠返修依据的问题。
由于各冶金厂及用户对标准图片的理解不同，以及退火工艺和生产设备的差别，使人们对球化组织的评级存在不同的看法。
本试验希望通过不同的退火工艺与球化组织形态特征的对应，比较正确地评定GCr15钢球化组织级别，以期达到使级别结果能准确反映生产实际的目的。
因生产中的轧后组织不易出现较严重的带状碳化物和网状碳化物，故试验仅就原始组织正常的热轧GCr15钢进行分析讨论，提出我们的看法。
2 试验材料及方法2.1 试验材料及设备试验用料取自轧态的Φ45mm的GCr15钢，用砂轮切片机切成厚10～20mm的试片，取其横截面的1/4留作试验。
其化学成分列于表1。
试验用设备为SRJX-8-13型箱式电阻炉，温度用M6809型微机控制。
控温精度士50C，用Neophot-2型金相显微镜观察组织和拍照。
2.2 热处理方法本试验基本依照车间生产的综合式，采用箱式电炉加热，工艺曲线见图1～8。
3 试验结果GCr15钢经上述球化退火处理后的组织形态特征和评定级别列于表2。
4 分析与讨论4.1 奥氏体化温度及保温时间的影响由试验可见，试样在740℃这一退火工艺加热时，尚属欠热状态，尽管有较长的保温时间，原始的片状珠光体却不能完全溶解，所以不可能得到合格的球化组织，为<1.0级的低级别组织特征，见图9。
其基体珠光体多以片状形式出现，呈棒锤形珠光体。
gcr15轴承钢球化退火工艺研究
gcr15轴承钢球化退火工艺研究随着社会的不断发展，机械制造业越来越重视产品质量的提高。
而在机械零部件中，轴承是非常重要的，其质量更是关键。
GCR15轴承钢是目前应用最广泛的钢种之一。
本文将针对GCR15轴承钢球化退火工艺进行探讨。
1. GCR15轴承钢的组成和特性GCR15轴承钢是碳素钢中的一种，其成分为：C 0.95-1.05%、Si 0.15-0.35%、Mn 0.25-0.45%、Cr 1.40-1.65%、Ni ≤ 0.30%、P ≤ 0.025%、S ≤ 0.025%。
其中，Cr的含量最高，起到了极为重要的作用。
GCR15钢的硬度高、强度大、耐磨性好、耐腐蚀性强、疲劳寿命长等特点，使其成为了一种广泛应用的材料，尤其是在机械零部件中的轴承中更是得到了广泛的应用。
2. 球化退火工艺概述球化退火是钢材制备过程中的一种重要工艺，目的是通过控制温度和保温时间，将钢材中的晶粒变为均一的球形晶粒，从而提高钢材的塑性和韧性。
通过球化退火处理后的GCR15轴承钢，晶粒细小、组织均匀，具有良好的可塑性和韧性，提高了钢材的成形性能和寿命。
3. GCR15轴承钢的球化退火工艺3.1 热处理过程控制对于GCR15轴承钢的球化退火工艺，主要是通过控制温度和保温时间来进行的。
合理的温度和保温时间能够使钢材中的碳均匀分布，并形成均一的球形晶粒。
在热处理中，首先是加热过程，通常是采用欧姆加热管进行的，同时设置一个氢气氛，以防止钢材表面氧化。
其次，就是保温过程，常规的室温保温时间为4-6小时，保温温度一般在740℃左右，可以根据具体的材料情况，采用不同的温度和保温时间。
3.2 球化退火处理参数设定钢材的球化处理需要对参数进行设定，主要包括退火温度、保温时间和冷却方式。
退火温度应根据材料的具体情况进行设定，通常在740-780℃之间，保温时间应根据材料的厚度、形状、材质等进行设定。
一般情况下，保温时间为1-3小时。
冷却方式通常采用自然冷却，但如果需要更高的韧性和可塑性，也可采用淬火。
GCr15轴承钢球化退火工艺研究
南 钢 科技 与管 理
相显微组织 ， 作为工件球化效果 的定量指标 。
２ ３
试验设备 为精 整 厂 ２ ０ １ ５年 建成 投产 的辊底 式 连续退火炉 ， 该连续 退火 炉全长 １ ３ ５ ｍ， 主要用 于轴 承棒材在保护气氛下完成 ： 球化 退火热 处理 、 轴 承钢 再 结晶退火热处理 、 轴承钢及合金 钢正火 热处理 、 弹 簧 钢钢软化热处 理 、 矿链 钢特殊热处 理 、 以及特殊钢 棒 材高低 温 回火 热处理 。 用Ｚ Ｅ Ｉ Ｓ Ｓ型金相显微镜及 图像分 析系统 观察金
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（ Ｂ ａ ｒ Ｍｉ ｌ １ ）
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GCr15钢轴承套圈球化退火表层脱碳分析
GCr15钢轴承套圈球化退火表层脱碳分析胡伟勇;王峰;项文建;饶竹贵;黄涛;梁小燕【摘要】对GCr15钢轴承套圈的脱碳组织形貌进行了讨论,分析了全脱碳与局部脱碳的形成机理.结果表明:球化退火时炉气碳势偏低是造成 GCr15钢轴承套圈表层脱碳的主要原因,选择性结晶是局部片层状珠光体形成的原因之一.%The microstructure morphology of decarburization of GCr15 steel bearing ring was discussed,and the mechanism of full decarburization and local decarburization was analyzed.The results show that the basic reason for the formation of surface decarburization of GCr1 5 steel bearing ring is the lower furnace carbon potential during spheroidizing annealing.One of the reason of local formation of lamellar pearlite is selective crystallization.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2018(054)004【总页数】4页(P269-271,275)【关键词】GCr15钢;轴承套圈;球化退火;表层脱碳;炉气碳势;选择性结晶【作者】胡伟勇;王峰;项文建;饶竹贵;黄涛;梁小燕【作者单位】浙江中集铸锻有限公司,新昌312500;浙江中集铸锻有限公司,新昌312500;浙江中集铸锻有限公司,新昌312500;浙江中集铸锻有限公司,新昌312500;浙江中集铸锻有限公司,新昌312500;浙江中集铸锻有限公司,新昌312500【正文语种】中文【中图分类】TG156.26轴承套圈表层脱碳是滚动轴承早期失效的重要原因之一[1]，GCr15钢轴承套圈球化退火过程中的表层脱碳包括全脱碳和部分脱碳，生成铁素体、片状珠光体组织，造成轴承套圈淬火后表面硬度不足或形成淬火软点[2-3]，降低轴承套圈的耐磨性和接触疲劳强度，导致其发生早期失效。
轴承钢球化退火问题
GCr15球化退火問題轴承钢主要用制造滚动轴承滚珠、滚柱和套圈等,有时也用来制造工具，如冲模、量具、丝锥等。
轴承在工作时承受着高的集中交变载荷，由于滚珠与轴承套圈之间的接触面积小，在高速转动的同时还有滑动，会产生很大的摩擦。
所以要求轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限。
因此轴承钢需具有隐晶回火马氏体+ 细小渗碳体颗粒组织。
对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格，是所有钢铁生产中要求最严格的钢种之一。
经过大量的试验和生产实践证明, 只有当轴承零件的原始组织为细球状珠光体时, 经过淬火加低温回火后, 才能获得隐晶回火马氏体及在其上分布着细小碳化物颗粒的组织, 这种金相组织才使得轴承零件具有高强度和韧性.GCr15是一种合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢占世界轴承钢生产总量的80%以上。
含碳Wc为1%左右，含铬量Wcr为1.5%左右，从1901年诞生至今110多年，主要成分基本没有改变，现在生产轴承钢的主要工艺是连铸以及电炉冶炼+电渣重熔工艺冶炼，GCr15钢是经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。
该钢冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，对形成白点敏感性能大，有回火脆性。
所以要用球化退火。
将钢按完全退火的加热速度加热到Ac1以上20~30℃的温度（比不完全退火更低一些），保温后，再以每小时20～50℃的速度降至钢的Ac1以下一个温度，并在这个温度下保温一段较长的时间，最后随炉冷到450~500℃左右出炉，再在空气中冷却。
通过这种退火后，珠光体中渗碳体及过剩渗碳体都呈球状分布，故称球化退火。
目前,在工业生产中GCr15 钢多采用等温球化退火处理工艺,它是利用不均匀奥氏体中未溶碳化物或奥氏体中高浓度碳偏聚区的非自发形核的有利作用来加速球化。
对于细珠光体组织,如果加热到A1 温度以上,随后缓冷到A1 以下,那么这种细珠光体组织则往往会被缓冷或保温过程中形成的粗大珠光体组织所替代,其结果反而不利于碳化物的球化[4] ;同时,在保温过程中又不断有渗碳体颗粒按Ostwald 熟化机制长大,使球化的渗碳体变大。
罩式炉GCr15钢丝球化退火工艺研究
罩式炉GCr15钢丝球化退火工艺研究
时洋;舒军;周益波;姚守冠
【期刊名称】《金属制品》
【年(卷),期】2024(50)1
【摘要】对比分析了GCr15轴承钢普通球化退火工艺和改进球化退火工艺处理后的金相组织和硬度。
结果表明,GCr15轴承钢采用改进球化退火工艺处理后比普通球化退火处理后硬度值低6 HBW,金相组织级别波动小,经0.2~0.3 mm拉拔减径后,成品材料硬度满足要求。
改进球化退火工艺采用氢气作为保护气氛,材料无附加脱碳;采用快速加热方式,工艺周期缩短2 h,材料金相组织和硬度均匀性较改进前明显提高;生产效率提高,经济效益显著。
【总页数】3页(P27-29)
【作者】时洋;舒军;周益波;姚守冠
【作者单位】江阴兴澄合金材料有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG156.2
【相关文献】
1.罩式炉在针布齿条钢丝球化退火工艺上的应用
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3.罩式炉GCr15钢球化退火工艺研究
4.冷轧钢带65Mn全氢罩式炉球化退火工艺研究及应用
5.用于金属针布钢丝球化退火的罩式炉
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μm, 这是由于处理时间短 , 片状珠光体得不到充分球
化 ;当球化退火为 3个周期时 , 渗碳体颗粒比较均匀 ,
大尺寸颗粒比例小于 3%, 平均尺寸小于 0.6 μm, 球 化比较充分 ;当球化退火为 4个周期时 , 大部分渗碳体
颗粒很 细 , 但 是分 布 不均 匀 , 大 尺寸 颗 粒 比例 接 近
GCr15钢主要用于制造各种轴承滚珠 、滚柱和轴 套等 。 由于轴承在服役过程中要承受着极高的交变载 荷 , 所以要求轴承钢不仅具有良好的强韧性能配合 , 还 要求有较高的抗疲劳性能和耐磨性能 。大量的试验和 生产实践证明 , 只有当轴承钢具有隐晶回火马氏体 + 细小渗碳体颗粒组织时才能较好地满足上述要求 。 通 常为了获得隐晶回火马氏体 +细小渗碳体颗粒组织 , 要求轴承钢具有良好球化珠光体 组织[ 1] 。 目 前多数 冶金企业在工业生产中采用双相区等温球化 退火工 艺 , 该工艺易控制 , 但是球化时间长 、能耗大 、效率低 。 周期球 化 退火 是一 种 适合 于 过共 析 钢的 热 处理 工 艺 [ 2] , 球化时间短 , 但控 制频 繁 , 因而 生产 中很少 采 用 。随着球化退火设备性能的改进与自动化程度的提
本试验采用的周期球化退火是在双相区内反复对
试验钢进行等温球化退火的热处理工艺 , 其特点是 :① 钢材的奥氏体化保温时间较短 。 这样碳化物 溶解很 少 , 奥氏体不均匀 , 使奥氏体出现富碳区 , 接着在随后 的珠光体等温转变过程中 , 不均匀的奥氏体中的富碳
循环的加热阶段 , 由于奥氏体成分不均匀 、未溶碳化物 多 , 加速了渗碳体的球化 , 使 得球化退火效果 更加理 想 , 同时可显著缩短工艺时间 。 试验中发现当球化退 火为 3个周期时 , 处理时间比常规的等温球化退火工 艺减少 6 h左右 ;②奥氏体向珠光体转变的冷却速度 较快。 冷却速 度决定 了过冷 奥氏体 转变的 温度 Ar1 [ 2] , 冷却速度越快 , 转变温度越低 , 碳及铁原子的扩 散就越困难 , 从而使碳化物球化时的临界距离减小 , 这
5%, 平均尺寸有增大的趋势 , 这主要是由于一方面不
断有新的片状渗碳体溶断 、球化 , 使渗碳体颗粒更加细
小 ;另一方面又不断有渗碳体颗粒 按照 Ostwald熟化 机制长大 , 使球化的渗碳体大尺寸 颗粒比例升高 [ 3] 。
由以上结果可知 , 当球化退火为 3个周期时 , 显微组织 比较均匀细小 。
图 2 渗碳体颗粒的平均尺寸 、大尺寸颗粒 比例与 处理周期个数的关系
(a)颗粒平均尺寸 ;(b)大尺寸颗粒的比例 Fig.2 Theaveragesizeandbigsizeratioofcementite
grainvscyclicnumbersofspheroidizingannealing (a)averagegrainsize;(b)biggainsizeratio
3 4
度冷却到 710 ℃保温 1 h, 然后再加热到 790 ℃保温 1 h, 以 2 ℃ /min的速度冷却到 710 ℃保温 1 h, 最后再 以 0.5 ℃/min的速度冷却 到 650 ℃后空 冷 ;以 此类 推 , 本试验共进行 4个周期球化退火 。
将经过上述球化退火工艺处理的试验材料加工成 标准拉伸试样 (l0 =5d0 , d0 =4 mm)和金相 、硬度试样 , 并进行室温拉伸试验测定常规力学性能 ;金相试样经 4%的硝酸酒精溶液侵蚀后在扫描电镜 (SEM)下观察 各周期处理制度下的组织形貌 , 并计算球状珠光体中 渗碳体颗粒的平均尺寸以及大尺寸颗粒所占 的比例
是球化效果充分的表现 ;当球化退火为 4个周期时 , 伸 长率反倒大幅度降低 , 这是由于随着球化退火周期的 进一步增加 , 弥散相增多使塑性相减少 , 位错密度增大 使可动位错减少 , 大尺寸颗粒的比例升高使组织的均 匀性变差等原因造成的 。 由以上分析可知 , 当球化退 火为 3 个周 期时 , 试验 钢的强 度较高 并且 伸长率 最 高 , 获得了较好的强韧力学组 合 , 这与该处理制度 下 可得到均匀 、细小的球化组织具有很好的对应关系 。
3 5
果更加充分 , 使球状渗碳体的数量增加 , 阻碍铁素体变 形的能力下降 , 因此抗拉强度和硬度降低 ;当球化退火 为 3个周期时 , 抗拉强度和硬度值略有上升 ;当球化退 火为 4 个周期时抗拉强度和硬度值也较 3 个周期时 高 , 这是由于随着球化退火周期的增加 , 大部分渗碳体 颗粒更加细小 弥散 , 有效晶界面积 增大 , 位错 密度升 高 , 抵抗变形的能力增强 , 因此试验钢的抗拉强度和硬 度值升高 。由图 3(c)可见 , 当球化退火为 1 ～ 3个周 期时 , 试验钢的伸长率随着周期数的增加直线上升 , 这
收稿日期 :2008-09-29 基金项目 :国家自然科学基金重点项目 (50634030) 作者简介 :杨 洪波 (1980— ), 女 , 吉 林松 原 人, 博 士研 究 生 , 主 要 从事 GCr15 轴承钢的组织性能研究工作 。 联系电话 :13889344378
高 , 周期球化退火工艺的工业应用已引起冶金企业的 关注 。 本文对 GCr15轴承钢周 期球化退火行 为及力 学性能进行研究 , 以探索适合 GCr15轴承钢棒线材的 合理球化退火工艺制度 , 为工业应用提供依据 。
图 1 试验钢各周期球化退火 SEM显微组织形貌 (a)1 周期;(b)2 周期 ;(c)3 周期 ;(d)4周期
Fig.1 SEM ofthetestedsteelunderdifferentcyclicspheroidizingannealing (a)onecycle;(b)twocycles;(c)threecycles;(d)fourcycles
球化组织中渗碳体颗粒的平均尺寸 、大尺寸颗粒 1和图 2可以看出 , 当球化退火为 1 个周期时 , 球化
的比例与球化退火周期之间的关系如图 2所示 。由图
组织中渗碳体颗粒的平均尺寸较大 , 且组织不均匀 , 大 尺寸颗粒比例高于 7%, 甚至有些渗碳体为短棒状 ;当
球化退火为 2个周期时 , 渗碳体颗粒有所细化 , 大尺寸 颗粒比 例 降低 到 5%左右 , 但 平 均尺 寸 仍 大于 0.6
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
试验材料为宝山钢铁股份有限公司特殊钢分公司 生产的 GCr15轴承钢热轧材 , 其主要化学成分 (质量 分数 , %)为 1.0C、 0.31Mn、 0.007P、 0.005S、 0.24Si、 0.04Ni、1.46Cr、0.08Cu、0.01Mo、0.002 4Ti、余量 Fe。 1.2 试验方法
DO I :10.13251/j .issn.0254 -6051.2009.01.021
第 34卷 第 1期
20 09 年
1月
HEATTREATMENTOFMETALS
Vol.34 No.1 January200 9
工艺与工艺改进
周期球化退火对 GCr15轴承钢组织及 力学性能的影响
杨洪波 1 , 马宝国 2 , 朱伏先 1 , 刘相华 1
试验设备为 RX2-36-10 型贯通箱式电阻炉 , 球化 退火工艺参数 :1 周期球化 退火 , 加热到 790 ℃保温 1 h, 然后以 2 ℃ /min的速度冷却到 710 ℃保温 1 h, 最 后再以 0.5 ℃ /min的速度冷却到 650 ℃后空冷 ;2周 期球化退火 , 加热到 790 ℃保温 1 h, 以 2 ℃ /min的速
(1.东北大学 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室 , 辽宁 沈阳 110004; 2.宝山钢铁股份有限公司 特殊钢分公司 , 上海 200940)
摘要 :采用组织观察和力学性能测定 , 研 究了周期球化退火工艺对 GCr15轴承钢球化组织和力学性 能的影响 。 结 果表明 , 球化退火 处理的周期数与试验 钢的显微组织及力学性能间存在明显的依存关系 , 经 过 3周期球化退火 工艺处理后 , 钢的显 微组织均匀 , 渗碳 体颗粒比较细小 , 具有较高的强度 、良好的塑性和加工成形性 , 可大幅度缩短球化退 火时间 , 显著提高生产效率 。 关键词 :GCr15钢 ;周期球化退火 ;显微组织 ;力学性能 中图分类号 :TG165.2;TG142.45 文献标识码 :A 文章编号 :0254-6051(2009)01-0033-04
第 34卷
(文中将最大几何长度 ≥1 μm的颗粒定义为大尺寸颗 粒 );对硬度试样进行显微硬度检测 。
2 试验结果与分析ຫໍສະໝຸດ 2.1 微观组织形貌 图 1为试验钢各周期球化退火的 SEM显微组织
形貌 。 由图 1可见 , 大部分渗碳体颗粒随着处理周期 个数的增加逐渐细小弥散 , 只有少数的渗碳体颗粒在 处理时间过长时呈现长大的趋势 。
2.2 力学性能 试验钢的抗拉强度 、硬度 、伸长率与球化退火周期
之间的关系如图 3所示 。由图 3(a、b)可见 , 当球化退 火为 2个周期时 , 试验钢的抗拉强度和硬度比 1个周 期时明显降低 , 这是由于随着球化周期的增加 , 球化效
第 1期
杨洪波等 :周期球化退火对 GCr15轴承钢组织及力学性 能的影响
2.BaoshanSteelSpecialSteel, Shanghai200940, China) Abstract:TheeffectsofcyclicspheroidizingannealingonmicrostructureandmechanicalpropertiesofGCr15 bearingsteelwerestudiedwith microstructureobservingandmechanicalpropertiestesting.Theresultsshowthatthemicrostructureandmechanicalpropertiesofthetested steelcorrelatewiththecyclesofspheroidizingannealing.Afterthreecyclesofspheroidizingannealing, themicrostructureofthetestedsteel areuniform, thegrainsofcementitearefinewithhigherstrength, betterductilityandformability, whichcangreatlyreducethespheroidization timeandimproveproductionefficiencyremarkably. Keywords:GCr15 steel;cyclicspheroidizingannealing;microstructure;mechanicalproperties