高碳铬轴承钢的热处理

轴承钢零件一般要经过球化退火作为预先热处理，淬火和低温回火作为最终热处理。

 

1，球化退火

轴承钢进货前，成分、低倍、非金属夹杂物、网状碳化物、带状碳化物、液析碳化物的检验应属进货检验环节，各项指标检验合格后，才可以进行后续加工。

轴承钢经过正常的工艺规范进行热变形后，得到的是细片状珠光体，硬度较高，难于加工。故需要进行球化退火，以降低硬度，改善切削加工性能。这一环节还有一个最重要目的就是要得到均匀的细粒状球化珠光体，这是为最终热处理做好组织准备的重要环节。

球化退火工艺如图6所示。GCr15的退火加热温度范围是770-810℃，790℃被认为是比较适宜温度。如果加热温度过高，奥氏体中未溶碳化物量过少，奥氏体成分被均匀化，冷却后得到是粗片状珠光体或有大块聚积碳化物，这是不合格的过热组织。如果加热不足，片状珠光体溶解不充分，奥氏体成分很不均匀，冷却过程中碳化物沿着原片层析出或呈细小的链状，这是加热不足组织，硬度也偏高。保温时间的作用是使毛坯热透并完成所必须的相变过。适当延长保温时间，可降低网状碳化物级别。保温30-40分钟，可使＜3.5级的网状基本球化。因此，从内部组织转变出发，保温1小时就足够了，当然，实际生产中须根据装炉情况具体确定保温时间，以最后到温的工件保温足够为准。

 

 

 

图6 GCr15球化退火工艺

a)连续冷却球化退火  b)等温球化退火

碳化物的形状取决于加热温度，碳化物的弥散度，取决于冷却速度。

冷却速度大，碳化物的弥散度高，硬度也高。冷却速度对球化退火的合格率有很大影响，生产上一般控制在10-30℃范围内，炉内冷到650℃时，可以出炉空冷。

等温球化退火可以缩短工艺时间。加热至790℃保温一定时间后，加快冷却至720℃等温3-4小时。装炉状况不同，等温时间以最后到温工件保温足1小时即可。等温球化退火使球化转变在很窄的温度范围内进行，可以得到均匀细小的球化组织。等温温度降低，硬度提高，提高等温温度，虽可降低硬度，但等温时间需相应延长，生产上很少采用。

 

2，淬火回火

轴承零件淬火后一般要满足以下要求：获得细小均匀的奥氏体晶粒度（5-8级），显微组织是隐晶马氏体基体上均匀分布着细小的碳化物。淬火组织硬度为HRC64-66，未溶碳化物的量应占7-8%左右，残余奥氏体量≤8%，基体固溶体含碳量在0.5-0.6%之间。为了满足上述要求，选择正确的加热温度是很重要的。GCr15的淬火加热温度区间在830-860℃范围，840℃比较常用。如果淬火温度过低，碳化物溶解少，奥氏体中碳、铬含量低，淬透性和淬硬均匀性都不能保证。

轴承钢含碳量高，淬火加热要采取保护措施避免表面脱碳。淬火后的组织是马氏体和残余奥氏体，需要及时回火。轴承钢的回火温度一般选用160±5℃，回火时间一般在2.5-3小时以上。具体回火温度应根据淬火后的硬度以及回火后的现场要求再确定。

 

3，尺寸稳定处理

精密轴承要求尺寸稳定。尺寸不稳定是因为淬火、回火后的零件有内应力、回火马氏体和残余奥氏体。

为解决此问题，就必须设法使淬火零件的应力和组织得到最大的稳定性。低温回火时未能完全消除的残留应力在磨削加工后将重新分布。所以，在磨削加工后应该立即用低于原回火温度的20-30℃的温度再回火一次，可以及时消除残留应力，进一步稳定组织，提高零件的尺寸稳定性。这种回火称附加回火，保温时间一般轴承3-5小时，精密轴承要15-24小时回火2次。

更精密的轴承有更高的尺寸稳定性要求，减少残留奥氏体量是有效方法。为了减少残余奥氏体量，需要进行深冷处理。淬火后的残留奥氏体有陈化稳定现象，深冷处理需要在淬火完成后立即进行，最长不能超过4小时。深冷处理温度一般在-60℃进行，工件到深冷处理温度后保温1小时左右。温度恢复到室温后应立即回火。

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