一种GCr15高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺制造技术

一种GCr15高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，属材料工程领域。所述GCr15轴承钢按质量比组成为：C：0.95～1.05％，Cr：1.30～1.65％，Mn：0.20～0.40％，Si：0.15～0.35％，S≤0.015％，P≤0.02％，余量为Fe。工艺步骤如下：随炉升温至1150～1250℃保温；快速降温至920～960℃的范围内施加应力发生40～60％压缩变形；接着快速降温至740～780℃，发生30～50％压缩变形；再以0.3～0.5℃/s的冷速缓慢冷却至500～600℃范围；最后快冷至室温。本发明专利技术工艺简单，热变形后，组织为铁素体基体上弥散分布着细小、均匀的球状碳化物，适合于后续的加工，为最终的淬火+回火做好组织准备。

【技术实现步骤摘要】
一种GCr15高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺
：本专利技术属于轧钢领域，涉及一种GCr15高碳铬轴承钢热轧棒线材的在线快速球化退火工艺。
技术介绍
：球化退火的目的是得到球化组织，这种组织具有最佳塑形和最低硬度，钢铁材料经过球化退火处理，可以对碳化物的分布和形态进行改性，降低材料硬度，提高材料塑形，降低材料的变形抗力，提高可加工性，为后续热处理做好组织准备。GCr15钢是一种应用最广泛的高碳铬轴承钢，主要用于制作各种轴承套圈和滚动体，有时也用来制造工具，通常要求具有高的强度、高的弹性极限和高的耐磨性等。GCr15轴承钢加工性中等，切削性能一般，容易淬火开裂和形成回火脆性，所以棒线材热轧后，后续的塑性加工、淬火等都需要经过球化退火处理，从而软化材料，降低变形抗力。另外，改善轴承钢碳化物的形态和分布也可延长GCr15钢制轴承的使用寿命，球化退火工艺恰恰起到了使珠光体中的片层状碳化物熔断球化的作用。人们对球化退火进行了大量的研究，现有的球化退火处理往往周期长，要消耗大量的能源和资源，还污染环境。如传统的球化退火工艺是在略高于的温度保温后随炉缓慢冷却至650℃以下出炉空冷。该工艺处理时间长(20h以上)，且退火后碳化物颗粒不均匀，影响以后的冷加工及最终热处理的组织和性能。为此，提出一种新的利用余热进行在线快速球化退火处理工艺很有必要。
技术实现思路
：本专利技术要解决的技术问题是提供一种GCr15高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，该工艺流程简单，效率高，节省能源和资源，经过该球化退火工艺处理的GCr15轴承钢热轧棒线材的退火硬度和球化组织比例得到明显改善，且球状碳化物分布均匀。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案如下：一种GCr15高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，所述GCr15轴承钢成分按质量比组成为：C：0.95％～1.05％，Cr：1.30％～1.65％，Mn：0.20％～0.40％，Si：0.15％～0.35％，S≤0.015％，P≤0.02％，余量为Fe。具体工艺步骤如下：以10℃/s的加热速率升温至1150～1250℃，在此温度下进行高温保温60～120min；快速降温至920～960℃后施加应力发生40～60％压缩变形，细化晶粒；接着快速降温至740～780℃，施加应力发生30～50％压缩变形，使先共析碳化物破碎和残留奥氏体发生变形，有利于球状碳化物形成；再以0.3～0.5℃/s的冷速缓慢冷却至500～600℃，在不影响生产效率的情况下，增加球化碳化物量。最后快冷至室温。由上述技术方案实施的GCr15高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺可以通过热变形驱动力和余热，实现碳化物的在线球化，大大缩短球化退火周期。球化组织为铁素体基体上弥散分布着球状碳化物颗粒，硬度为180～200HB。本专利技术工艺流程简单，易于实现，对设备要求不高，成本较低，大大缩短生产周期。附图说明：图1为本专利技术所述工艺的工艺曲线示意图。图2为经本专利技术所述工艺处理后的试样金相组织图。具体实施方式：下面通过具体实例，结合附图，对本专利技术的内容进一步具体说明。如图1所示的一种GCr15高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，处理后热轧件的显微组织为铁素体基体上弥散分布着细小、均匀的球状碳化物。将GCr15高碳铬轴承钢通过在线快速球化退火工艺处理，具体包括以下升温保温、两步快速降温加变形、缓冷、快速冷却几个步骤：1、升温保温。将GCr15高碳铬轴承钢以10℃/s的加热速率升温至1170℃，在此温度下进行高温保温80min。GCr15高碳铬轴承钢在1170℃进行高温保温能够保证碳化物的熔解和合金元素的再分配。2、快速冷却加变形。GCr15高碳铬轴承钢在1170℃高温保温后快速降温至920～960℃后施加应力发生50％压缩变形，在该温度区间变形能通过动态再结晶细化奥氏体晶粒，还能抑制晶粒的过分长大，避免出现晶界面积减小，可以增强碳化物的分散程度；接着快速降温至740～780℃，发生30％压缩变形，使先共析碳化物受到变形作用破碎和残留奥氏体发生变形，有利于球状碳化物形成，少部分碳化物组织可以直接断裂而形成颗粒状碳化物。3、缓冷、快冷。GCr15高碳铬轴承钢经过两次快冷变形后再缓慢冷却至550℃，在该温度范围缓慢冷却过程中，可以降低工件的出炉温度，减小热应力。另外，在该温度范围，碳化物组织可以在线缺陷密度高的位置析出，在部分区域内形成弥散分布的颗粒状碳化物，最终形成球化组织，且形成的碳化物颗粒尺寸细小，外形较为圆整均匀，分布弥散；最后快冷至室温。本专利技术提供的一种GCr15高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，工艺的关键是选择合适的加热温度、变形温度及变形量和冷却速率，该工艺可以大大缩短球化退火周期，获得铁素体基体上弥散分布着细、小、匀、圆的碳化物颗粒的组织，硬度为180～200HB。本专利技术能够保证被处理工件具有良好的塑形加工性和切削性能、从而提高产品的质量和使用性能。以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，本专利技术的保护范围并不仅限于此，因此任何依据本专利技术范围所作的同等替换或改变，都在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种GCr15高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，其特征在于所述GCr15轴承钢按质量比组成为：C：0.95％～1.05％，Cr：1.30％～1.65％，Mn：0.20％～0.40％，Si：0.15％～0.35％，S≤0.015％，P≤0.02％，余量为Fe； 具体工艺步骤如下： 1)升温至1150～1250℃，在此温度下进行高温保温； 2)快速降温至920～960℃后施加应力发生压缩变形，生成细小的再结晶奥氏体晶粒； 3)快速降温至740～780℃，施加应力发生压缩变形，使先共析碳化物破碎和残留奥氏体发生变形，有利于球状碳化物形成； 4)缓慢冷却至500～600℃，在不影响生产效率的情况下，增加球化碳化物量； 5)快冷至室温。

【技术特征摘要】
1.一种GCr15高碳铬轴承钢在线快速球化退火工艺，其特征在于所述GCr15轴承钢按质量比组成为：C：0.95％～1.05％，Cr：1.30％～1.65％，Mn：0.20％～0.40％，Si：0.15％～0.35％，S≤0.015％，P≤0.02％，余量为Fe；具体工艺步骤如下：1)升温至1150～1250℃，在此温度下进行高温保温；2)快速降温至920～960℃后施加应力发生压缩变形，生成细小的再结...

【专利技术属性】
技术研发人员：米振莉，张小垒，李辉，李志超，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11