一种消除GCr15轴承钢棒材表层极细组织的方法技术

本发明专利技术公开了一种消除GCr15轴承钢棒材表层极细组织的方法，在轧后控制冷却时进行二段式冷却，I段在穿水冷却区域使用水箱进行穿水冷却，水冷后棒材表面温度控制在610～650℃，再进入II段风冷区域，风冷后棒材表面温度控制在550～600℃然后上冷床缓冷后空冷，该方法在满足轴承钢棒材碳化物控制的同时也避免了因直接穿水冷却的冷却强度过大从而在棒材表面形成极细组织层，改善了热轧GCr15轴承钢棒材的表面质量。的表面质量。的表面质量。

【技术实现步骤摘要】
一种消除GCr15轴承钢棒材表层极细组织的方法


[0001]本专利技术属于轴承钢
，具体涉及一种消除GCr15轴承钢棒材表层极细组织的方法。

技术介绍

[0002]目前，我国的热轧GCr15轴承钢棒材在轧制结束后通常采用穿水冷却或者水箱冷却方法，使用这种方法进行轧后控冷，因水流量难以精确控制，不可避免地会给热轧轴承钢棒材的表面带来极细组织，棒材表面急冷后自回火形成的回火马氏体等复合组织，碳化物无法精确控制析出等问题。极细组织的出现掩盖脱碳层，影响棒材表面脱碳层的测量。
[0003]中国专利CN104359726A公开了一种快速测量GCr15轴承钢穿水后极细组织覆盖脱碳层后的脱碳层检验方法，能够有效地帮助金相评测人员快速进行评判，不需要进行正火热处理得到热轧态的组织进行脱碳层测量，可帮助试验室高速有效的完成金相检测，不仅节省了热处理能耗，有利于环保，还节省了人工，降低了测量成本，缩短了检验周期，提高了生产效率。但其人工检测仍具有偶然性，不能准确得出具体的脱碳层深度，因此需要彻底解决极细组织掩盖脱碳层测量的问题。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种消除GCr15轴承钢棒材表层极细组织的方法，对热轧轴承钢棒材在终轧后，采用二段式冷却，首先进行穿水冷却再进行风冷，该方法在满足轴承钢棒材碳化物控制的同时也避免了因直接穿水冷却的冷却强度过大从而在棒材表面形成极细组织层，改善了热轧GCr15轴承钢棒材的表面质量。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种消除GCr15轴承钢棒材表层极细组织的方法，在轧后控制冷却时进行二段式冷却，I段在穿水冷却区域使用水箱进行穿水冷却，水冷后棒材表面温度控制在610～650℃，再进入II段风冷区域，风冷后棒材表面温度控制在550～600℃然后上冷床保温后空冷。所述极细组织为回火索氏体+退化的珠光体组织。
[0007]穿水冷却时，棒材表面平均冷却速度40～50℃/s。
[0008]风冷时，棒材表面平均冷却速度10～20℃。
[0009]在冷床上的缓冷时间10～20min。
[0010]所述GCr15轴承钢棒材表层不出现极细组织，经球化退火+淬回火后网状碳化物的级别≤2.5级。
[0011]所述GCr15轴承钢棒材按重量百分比含有：C：0.95～1.05％、Si：0.25～0.35％、Mn：0.25～0.45％、Cr：1.43～1.60％、Al≤0.030％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.08％、As≤0.030％、Sn≤0.020％、Sb≤0.0050％、Pb≤0.0020％、Ti≤0.0015％、Ca≤0.0010％、P≤0.020％、S≤0.020％、O≤0.0008％、N≤0.0060％、H≤0.00015％，其余为Fe和其它不可避免的杂质。
[0012]所述GCr15轴承钢棒材的生产流程为：电炉冶炼
→
LF精炼
→
RH精炼
→
250mm
×
250mm方坯连铸
→
棒材控轧控冷轧制
→
Φ16～40mm热轧圆钢。
[0013]连铸时，采用中间包感应加热，连铸中包钢水温度控制在液相线温度以上15～25℃，两段电磁搅拌和轻、重压下工艺。
[0014]连铸坯采用热装工艺入炉，一加段温度900～1080℃，二加段温度1220～1250℃，均热段1230～1250℃；残氧控制≤4％；总加热时间5～6h。
[0015]棒材控制轧制时，开轧温度1100～1200℃，经过粗轧、中轧、预精轧、精轧和KOCKS轧机后，终轧温度控制在780～820℃，终轧变形量≥35％，经过两相区变形使先析出的碳化物和未再结晶的奥氏体同时受到大变形塑性加工，增加奥氏体晶粒内的变形带，为分散碳化物析出创造条件，一定程度上改善碳化物网状，为轧后快速冷却创造有利条件。
[0016]本专利技术提供的消除GCr15轴承钢棒材表层极细组织的方法中，轧后立即进行两段式冷却，I：穿水冷却区域快速水冷，平均冷却速度40～50℃/s，水冷后棒材表面温度控制在610～650℃之间。此快速冷却的目的是抑制碳化物网状的析出，棒材温度的降低减少了C和Cr元素的扩散速率，进而降低了奥氏体晶界处的碳化物聚集长大的驱动力。因此，快速冷却过程中没有足够的C和Cr元素在晶界处加速碳化物网状的析出和长大，碳化物网状中C和Cr元素含量减少，而同时基体珠光体中C和Cr元素含量增加。碳化物网状的形核和析出是与C和Cr元素在奥氏体中的扩散密切联系的，随着冷却速度的加快，C和Cr等碳化物形成合金元素向晶界处的扩散变得困难，抑制了晶界处碳化物网状的析出。II：风冷：I段式的快速穿水冷却虽然降低了碳化物网状的形核驱动力，避开了碳化物网状快速生成的温度区间，但此时的温度下碳化物网状仍然存在少量析出，且此时棒材在较高温度下也不利于细化晶粒和珠光体片层间距，但此时若继续采用穿水冷却极易使棒材表面瞬时温度降低至轴承钢马氏体相变温度区间，表面形成极细组织。因此，需要冷速较慢的风冷方式进一步冷却，风冷的平均冷却速率10～20℃，冷却后棒材表面温度控制在550～600℃。采用较缓的冷却方式，一方面避免GCr15轴承钢棒材表面温度过低形成极细组织，另一方面方便调节棒材的终冷温度，使得棒材在合适的温度区间完成珠光体相变。冷却完成后，棒材上冷床缓冷10～20min后出冷床空冷。
[0017]本专利技术通过低温轧制和轧后二段式冷却，通过表面冷却强度的控制，避免了GCr15轴承钢棒材表面因温度过低形成极细组织的同时，还抑制了碳化物网状在晶界上的析出和聚集长大，使得球化退火+淬回火后网状碳化级别≤2.5级。满足了轴承行业对高质量的轴承钢要求。本专利技术所生产的GCr15热轧圆钢各项指标均达到国标GB/T 18254
‑
2016的要求。
附图说明
[0018]图1为实施例1中通过轧后控冷工艺得到的热轧圆钢的显微组织图，可见表层无极细组织；
[0019]图2为实施例1中的热轧圆钢经球化退火后的显微组织图，网状碳化物2.0级；
[0020]图3为实施例2中通过轧后控冷工艺得到的热轧圆钢的显微组织图，可见表层无极细组织；
[0021]图4为实施例2中的热轧圆钢经球化退火后的显微组织图，网状碳化物2.0级；
[0022]图5为实施例3中通过轧后控冷工艺得到的热轧圆钢的显微组织图，可见表层无极
细组织；
[0023]图6为实施例3中的热轧圆钢经球化退火后的显微组织图，网状碳化物2.0级；
[0024]图7为实施例4中通过轧后控冷工艺得到的热轧圆钢的显微组织图，可见表层无极细组织；
[0025]图8为实施例4中的热轧圆钢经球化退火后的显微组织图，网状碳化物2.0级；
[0026]图9为实施例5中通过轧后控冷工艺得到的热轧圆钢的显微组织图，可见表层无极细组织；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种消除GCr15轴承钢棒材表层极细组织的方法，其特征在于，在轧后控制冷却时进行二段式冷却，I段在穿水冷却区域使用水箱进行穿水冷却，水冷后棒材表面温度控制在610～650℃，再进入II段风冷区域，风冷后棒材表面温度控制在550～600℃然后上冷床缓冷后空冷。2.根据权利要求1所述的消除GCr15轴承钢棒材表层极细组织的方法，其特征在于，穿水冷却时，棒材表面平均冷却速度40～50℃/s。3.根据权利要求1所述的消除GCr15轴承钢棒材表层极细组织的方法，其特征在于，风冷时，棒材表面平均冷却速度10～20℃。4.根据权利要求1所述的消除GCr15轴承钢棒材表层极细组织的方法，其特征在于，在冷床上的缓冷时间10～20min。5.根据权利要求1
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4任意一项所述的消除GCr15轴承钢棒材表层极细组织的方法，其特征在于，所述GCr15轴承钢棒材表层不出现极细组织，经球化退火+淬回火后网状碳化物的级别≤2.5级。6.根据权利要求1
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4任意一项所述的消除GCr15轴承钢棒材表层极细组织的方法，其特征在于，所述GCr15轴承钢棒材按重量百分比含有：C：0.95～1.05％、Si：0.25～0.35％、Mn：0.25～0.45％、Cr：1.43～1.60％、Al≤0.030％、Ni≤0.10％、Cu≤0.10％、Mo≤0.08％、As≤0.030％、Sn≤0.020％、Sb≤0.0050％、Pb≤0.0020％、Ti≤0.0015％、Ca≤0.0010％、P≤0.02...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢钊远，汪开忠，胡芳忠，尹德福，丁雷，姜婷，张晓瑞，王自敏，郭湛，余良其，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：