CN104073814A - 一种高碳铬轴承钢的热处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，属于钢的材料及热处理技术领域。其工艺步骤为：（1）冶炼；（2）锻造；（3）不完全退火；（4）正火；（5）调质；（6）双细化处理；（7）碳氮共渗；（8）表面渗铬。本发明的一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，主要是通过采用多次的淬火、回火等热处理以及表面碳氮共渗和表面渗铬的工艺加强了轴承的硬度、强度以及使用寿命，使得最终生产的轴承具有更高的强度，硬度以及使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于轴承加工技术领域，特别涉及一种用于生产轴承的高碳铬轴承钢的热处理工艺。
背景技术
随着我国现代工业和科学技术的迅速发展，轴承的需求量日益增加，对其质量要求和性能的要求也越来越高。轴承是重要的机械基础件，往往用于大型设备、重型机械等领域的关键部位，因此轴承的性能在很大程度上决定了设备的寿命、性能以及可靠性等，所以轴承往往要求具有滚动疲劳强度大，硬度高，耐磨性高，尺寸稳定性好以及机械强度大等特点。进而生产轴承的材料及其热处理对轴承的性能要求十分关键，而高碳铬轴承钢正是生产轴承的最佳材料，其中GCr15价格相对便宜，故其应用范围广。
传统的GCr15热处理过程，一般无法更好地提高轴承的硬度、强度以及使用寿命。而目前中国机械产业快速发展的趋势迫切要求轴承达到足够高的强度，硬度以及长的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于生产轴承的高碳铬轴承钢的热处理工艺。用于解决更好地提高轴承的硬度、强度以及使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）冶炼：采用真空冶炼，氧含量控制在5~15ppm；
（2）锻造：始锻温度控制在1050℃~1100℃，终锻温度控制在800℃~850℃，锻造后在砂中空冷至700℃；
（3）不完全退火：温度控制在770℃~790℃，保温后随炉空冷至540℃~560℃，出炉空冷至常温；
（4）正火：温度控制在930℃~950℃，保温后空冷至常温；
（5）调质：调质包括高频淬火和低温回火两个过程；淬火温度为800℃~850℃，保温时间为8~12min；回火温度为540℃~580℃保温时间为1~2h；
（6）双细化处理：双细化处理包括两次淬火和回火交替加工；具体过程如下：淬火加热温度控制在1040℃~1060℃，保温时间为10min~15min，随炉空冷至320℃，保温1.5~3h，随后空冷至常温；回火温度控制在700℃~750℃，保温1.5~3h；淬火温度控制在800℃~840℃，保温8~12min，油冷；回火温度控制在200℃~250℃，保温1.5~3h；
（7）碳氮共渗：油淬温度控制在820℃~830℃，碳氮共渗时间为1.5~3h；然后深冷处理，温度控制在-60℃~-70℃，时间为20min~30min；回火处理，温度控制在150℃~160℃，保温1.5~3h；
（8）表面渗铬：温度控制在930℃~970℃，保温3.5~5h，采用油冷至常温；
优选的，所述步骤（1）冶炼并锻造中采用真空冶炼，氧含量控制在5~15ppm，具体为10ppm。
优选的，所述步骤（2）锻造中始锻温度控制在1050℃~1100℃，具体为1070℃；终锻温度控制在800℃~850℃，具体温度为830℃；锻造后在砂中空冷至700℃。
优选的，所述的步骤（3）不完全退火中温度控制在770℃~790℃，具体温度为780℃，保温2h后随炉空冷至540℃~560℃，具体为550℃；出炉空冷至常温。
优选的，所述的步骤（4）正火中，温度控制在930℃~950℃，具体为940℃，保温2h后空冷至常温。
优选的，所述的步骤（5）调质中，调质包括高频淬火和低温回火两个过程；淬火温度为800℃~850℃，具体为830℃，保温时间为8~12min，具体为9min；回火温度为540℃~580℃,具体为550℃，保温时间为1~2h，具体为1.5h。
优选的，所述的步骤（6）双细化处理中，双细化处理包括两次淬火和回火交替加工；具体过程如下：淬火加热温度控制在1040℃~1060℃，具体温度为1050℃，保温时间为10min~15min，具体为13min；随炉空冷至320℃，保温1.5~3h，具体为2h；随后空冷至常温；回火温度控制在700℃~750℃，具体为730℃，保温1.5~3h，具体为2h；淬火温度控制在800℃~840℃，具体为820℃，保温8~12min，具体为10min，油冷；回火温度控制在200℃~250℃，具体为220℃，保温1.5~3h，具体为2h。
优选的，所述的步骤（7）碳氮共渗中，油淬温度控制在820℃~830℃，具体为825℃，碳氮共渗时间为1.5~3h，具体为2h；然后深冷处理，温度控制在-60℃~-70℃，具体为-65℃，时间为20min~30min，具体为25min；回火处理，温度控制在150℃~160℃，具体为155℃，保温1.5~3h，具体为2h。
优选的，所述的步骤（8）表面渗铬中，温度控制在930℃~970℃，具体为950℃，保温3.5~5h，具体为4h，采用油冷至常温。
采用以上技术方案的有益效果是：本发明生产的一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，包括冶炼并锻造→锻造→不完全退火→等温球化退火→去应力退火→正火→淬火→高温回火→调质→双细化处理→碳氮共渗→表面渗铬。本发明提到的步骤（1）冶炼并锻造中采用真空冶炼，氧含量控制在5~15ppm，具体为10ppm；该工序的含氧量的控制可以减少材料的氧化物，增强材料性能。本发明提到的步骤（2）锻造中始锻温度控制在1050℃~1100℃，具体为1070℃；终锻温度控制在800℃~850℃，具体温度为830℃；锻造后在砂中空冷至700℃。该工序采用锻造，有利于保持材料的韧性和塑性。本发明提到的步骤（3）不完全退火中温度控制在770℃~790℃，具体温度为780℃，保温2h后随炉空冷至540℃~560℃，具体为550℃；出炉空冷至常温。该工序消除钢中内应力,降低钢的硬度,改善珠光体形貌。本发明提到的步骤（4）正火中，温度控制在930℃~950℃，具体为940℃，保温2h后空冷至常温。该工序消除了偏析、带状组织以及网状组织，细化了晶粒。本发明提到的步骤（5）调质中，调质包括高频淬火和低温回火两个过程。淬火温度为800℃~850℃，具体为830℃，保温时间为8~12min，具体为9min；回火温度为540℃~580℃,具体为550℃，保温时间为1~2h，具体为1.5h。该工序可以消除碳化物组织缺陷，高温回火得到细小的回火索氏体组织，为再淬火做组织准备，在改善韧性同时，提高强度。本发明提到的步骤（6）双细化处理中，双细化处理包括两次淬火和回火交替加工。具体过程如下：淬火加热温度控制在1040℃~1060℃，具体温度为1050℃，保温时间为10min~15min，具体为13min；随炉空冷至320℃，保温1.5~3h，具体为2h；随后空冷至常温；回火温度控制在700℃~750℃，具体为730℃，保温1.5~3h，具体为2h；淬火温度控制在800℃~840℃，具体为820℃，保温8~12min，具体为10min，油冷；回火温度控制在200℃~250℃，具体为220℃，保温1.5~3h，具体为2h。该工序加工的材料硬度为62HRC，获得极为细小的淬火组织，改善了钢的强韧性。本发明提到的步骤（7）碳氮共渗中，油淬温度控制在820℃~830℃，具体为825℃，碳氮共渗时间为1.5~3h，具体为2h；然后深冷处理，温度控制在-60℃~-70℃，具体为-65℃，时间为20min~30min，具体为25min；回火处理，温度控制在150℃~160℃，具体为155℃，保温1.5~3h，具体为2h。该工序提高了材料的表面硬度与耐磨性。本发明提到的步骤（8）表面渗铬中，温度控制在930℃~970℃，具体为950℃，保温3.5~5h，具体为4h，采用油冷至常温。该工序提高了材料的表面硬度、耐磨性与耐蚀性。通过本发明的一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，更好地提高了轴承的硬度、强度以及使用寿命，使得生产的轴承具有更高的强度，硬度以及使用寿命。
具体实施方式
本发明提供了一种高碳铬轴承钢的热处理工艺的具体实施方式：
一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，其工艺步骤如下：
（1）冶炼：采用真空冶炼，氧含量控制在5~15ppm，具体为10ppm。
（2）锻造：始锻温度控制在1050℃~1100℃，具体为1070℃；终锻温度控制在800℃~850℃，具体温度为830℃；锻造后在砂中空冷至700℃。
（3）不完全退火：温度控制在770℃~790℃，具体温度为780℃，保温2h后随炉空冷至540℃~560℃，具体为550℃；出炉空冷至常温。
（4）正火：温度控制在930℃~950℃，具体为940℃，保温2h后空冷至常温。
（5）调质：调质包括高频淬火和低温回火两个过程。淬火温度为800℃~850℃，具体为830℃，保温时间为8~12min，具体为9min；回火温度为540℃~580℃,具体为550℃，保温时间为1~2h，具体为1.5h。
（6）双细化处理：双细化处理包括两次淬火和回火交替加工。具体过程如下：淬火加热温度控制在1040℃~1060℃，具体温度为1050℃，保温时间为10min~15min，具体为13min；随炉空冷至320℃，保温1.5~3h，具体为2h；随后空冷至常温；回火温度控制在700℃~750℃，具体为730℃，保温1.5~3h，具体为2h；淬火温度控制在800℃~840℃，具体为820℃，保温8~12min，具体为10min，油冷；回火温度控制在200℃~250℃，具体为220℃，保温1.5~3h，具体为2h。
（7）碳氮共渗：油淬温度控制在820℃~830℃，具体为825℃，碳氮共渗时间为1.5~3h，具体为2h；然后深冷处理，温度控制在-60℃~-70℃，具体为-65℃，时间为20min~30min，具体为25min；回火处理，温度控制在150℃~160℃，具体为155℃，保温1.5~3h，具体为2h。
（8）表面渗铬：温度控制在930℃~970℃，具体为950℃，保温3.5~5h，具体为4h，采用油冷至常温。
本发明生产的一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，包括冶炼并锻造→锻造→不完全退火→等温球化退火→去应力退火→正火→淬火→高温回火→调质→双细化处理→碳氮共渗→表面渗铬。本发明提到的步骤（1）冶炼并锻造中采用真空冶炼，氧含量控制在5~15ppm，具体为10ppm；该工序的含氧量的控制可以减少材料的氧化物，增强材料性能。本发明提到的步骤（2）锻造中始锻温度控制在1050℃~1100℃，具体为1070℃；终锻温度控制在800℃~850℃，具体温度为830℃；锻造后在砂中空冷至700℃。该工序采用锻造，有利于保持材料的韧性和塑性。本发明提到的步骤（3）不完全退火中温度控制在770℃~790℃，具体温度为780℃，保温2h后随炉空冷至540℃~560℃，具体为550℃；出炉空冷至常温。该工序消除钢中内应力,降低钢的硬度,改善珠光体形貌。本发明提到的步骤（4）正火中，温度控制在930℃~950℃，具体为940℃，保温2h后空冷至常温。该工序消除了偏析、带状组织以及网状组织，细化了晶粒。本发明提到的步骤（5）调质中，调质包括高频淬火和低温回火两个过程。淬火温度为800℃~850℃，具体为830℃，保温时间为8~12min，具体为9min；回火温度为540℃~580℃,具体为550℃，保温时间为1~2h，具体为1.5h。该工序可以消除碳化物组织缺陷，高温回火得到细小的回火索氏体组织，为再淬火做组织准备，在改善韧性同时，提高强度。本发明提到的步骤（6）双细化处理中，双细化处理包括两次淬火和回火交替加工。具体过程如下：淬火加热温度控制在1040℃~1060℃，具体温度为1050℃，保温时间为10min~15min，具体为13min；随炉空冷至320℃，保温1.5~3h，具体为2h；随后空冷至常温；回火温度控制在700℃~750℃，具体为730℃，保温1.5~3h，具体为2h；淬火温度控制在800℃~840℃，具体为820℃，保温8~12min，具体为10min，油冷；回火温度控制在200℃~250℃，具体为220℃，保温1.5~3h，具体为2h。该工序加工的材料硬度为62HRC，获得极为细小的淬火组织，改善了钢的强韧性。本发明提到的步骤（7）碳氮共渗中，油淬温度控制在820℃~830℃，具体为825℃，碳氮共渗时间为1.5~3h，具体为2h；然后深冷处理，温度控制在-60℃~-70℃，具体为-65℃，时间为20min~30min，具体为25min；回火处理，温度控制在150℃~160℃，具体为155℃，保温1.5~3h，具体为2h。该工序提高了材料的表面硬度与耐磨性。本发明提到的步骤（8）表面渗铬中，温度控制在930℃~970℃，具体为950℃，保温3.5~5h，具体为4h，采用油冷至常温。该工序提高了材料的表面硬度、耐磨性与耐蚀性。
通过本发明的一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，主要是通过采用多次的淬火、回火等热处理加强轴承的硬度、强度以及使用寿命，此外还通过表面碳氮共渗和表面渗铬的工艺加强轴承的强度，硬度以及使用寿命，使得最终生产的轴承具有更高的强度，硬度以及使用寿命。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：
冶炼：采用真空冶炼，氧含量控制在5~15ppm；
锻造：始锻温度控制在1050℃~1100℃，终锻温度控制在800℃~850℃，锻造后在砂中空冷至700℃；
不完全退火：温度控制在770℃~790℃，保温后随炉空冷至540℃~560℃，出炉空冷至常温；
正火：温度控制在930℃~950℃，保温后空冷至常温；
调质：调质包括高频淬火和低温回火两个过程；淬火温度为800℃~850℃，保温时间为8~12min；回火温度为540℃~580℃保温时间为1~2h；
双细化处理：双细化处理包括两次淬火和回火交替加工；具体过程如下：淬火加热温度控制在1040℃~1060℃，保温时间为10min~15min，随炉空冷至320℃，保温1.5~3h，随后空冷至常温；回火温度控制在700℃~750℃，保温1.5~3h；淬火温度控制在800℃~840℃，保温8~12min，油冷；回火温度控制在200℃~250℃，保温1.5~3h；
碳氮共渗：油淬温度控制在820℃~830℃，碳氮共渗时间为1.5~3h；然后深冷处理，温度控制在-60℃~-70℃，时间为20min~30min；回火处理，温度控制在150℃~160℃，保温1.5~3h；
表面渗铬：温度控制在930℃~970℃，保温3.5~5h，采用油冷至常温。
2.根据权利要求1所述的一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，其特征在于，所述步骤（1）冶炼并锻造中采用真空冶炼，氧含量控制在5~15ppm，具体为10ppm。
3. 根据权利要求1所述的一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，其特征在于，所述步骤（2）锻造中始锻温度控制在1050℃~1100℃，具体为1070℃；终锻温度控制在800℃~850℃，具体温度为830℃；锻造后在砂中空冷至700℃。
4. 根据权利要求1所述的一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，其特征在于，所述的步骤（3）不完全退火中温度控制在770℃~790℃，具体温度为780℃，保温2h后随炉空冷至540℃~560℃，具体为550℃；出炉空冷至常温。
5. 根据权利要求1所述的一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，其特征在于，所述的步骤（4）正火中，温度控制在930℃~950℃，具体为940℃，保温2h后空冷至常温。
6. 根据权利要求1所述的一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，其特征在于，所述的步骤（5）调质中，调质包括高频淬火和低温回火两个过程；淬火温度为800℃~850℃，具体为830℃，保温时间为8~12min，具体为9min；回火温度为540℃~580℃,具体为550℃，保温时间为1~2h，具体为1.5h。
7. 根据权利要求1所述的一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，其特征在于，所述的步骤（6）双细化处理中，双细化处理包括两次淬火和回火交替加工；具体过程如下：淬火加热温度控制在1040℃~1060℃，具体温度为1050℃，保温时间为10min~15min，具体为13min；随炉空冷至320℃，保温1.5~3h，具体为2h；随后空冷至常温；回火温度控制在700℃~750℃，具体为730℃，保温1.5~3h，具体为2h；淬火温度控制在800℃~840℃，具体为820℃，保温8~12min，具体为10min，油冷；回火温度控制在200℃~250℃，具体为220℃，保温1.5~3h，具体为2h。
8. 根据权利要求1所述的一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，其特征在于，所述的步骤（7）碳氮共渗中，油淬温度控制在820℃~830℃，具体为825℃，碳氮共渗时间为1.5~3h，具体为2h；然后深冷处理，温度控制在-60℃~-70℃，具体为-65℃，时间为20min~30min，具体为25min；回火处理，温度控制在150℃~160℃，具体为155℃，保温1.5~3h，具体为2h。
9. 根据权利要求1所述的一种高碳铬轴承钢的热处理工艺，其特征在于，所述的步骤（8）表面渗铬中，温度控制在930℃~970℃，具体为950℃，保温3.5~5h，具体为4h，采用油冷至常温。
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