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GCr15高碳鉻軸承鋼奧氏體化工藝對快速球化退火效果的影響
發布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司www.jshcn.cn
更新時間：2014-10-15
GCr15是高碳鉻軸承鋼的代表鋼種，含碳量在1.0%左右，含鉻量在1.5%左右。鍛造后的組織為細片層狀珠光體（索氏體）。這種組織硬度較高，較難進行切削加工，故需要進行一次球化退火，以降低鋼的硬度，改善切削性。
GCr15是高碳鉻軸承鋼的代表鋼種，含碳量在1.0%左右，含鉻量在1.5%左右。鍛造后的組織為細片層狀珠光體（索氏體）。這種組織硬度較高，較難進行切削加工，故需要進行一次球化退火，以降低鋼的硬度，改善切削性。實現碳化物快速球化的關鍵在于改變奧氏體向珠光體轉變的模式，從傳統的片層狀轉變機制改為將奧氏體直接轉變成球狀珠光體的“離異共析”轉變機制。該項目通過研究不同奧氏體化溫度、保溫時間和雙相區冷卻速度對殘余碳化物粒子數量以及分布的影響，提出優化的等溫球化退火工藝參數。
試驗材料為熱軋態Φ50mm的GCr15鋼管，壁厚為4mm，切割成高10mm的試樣。將試樣加熱到770℃、790℃、810℃、830℃后，分別保溫5min、10min、30min、40min后水淬，觀察不同的奧氏體化溫度與保溫時間對殘余碳化物粒子數量級分布狀態的影響規律；對于雙相區冷卻速度的研究，在試樣保溫后分別以不同的速度冷卻至室溫。具體工藝參數如表1所示。用FEI-NANO?430型掃描電鏡觀察微觀組織。
表1??GCr15鋼在不同奧氏體化溫度、時間和冷卻方式下的工藝試驗
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奧氏體化溫度/℃
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奧氏體化時間/min
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冷卻方式
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770
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5、10、20、40
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水淬
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790
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5、10、20、40
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水淬
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810
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5、10、20、40
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水淬
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830
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5、10、20、40
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水淬
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790
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10
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30℃/h、60℃/h、120℃/h、240℃/h
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?
為進一步分析等溫溫度對球化質量的影響，分別將試樣加熱到790℃、810℃、830℃，保溫10min，并分別以120℃/h的冷卻速度冷至690℃、720℃，等溫60min、90min后以不同的冷速冷卻（爐冷和空冷）至650℃以下出爐空冷至室溫，具體的試驗工藝如表2。用FEI-NANO?430型掃描電鏡觀察微觀組織，并用HB-3000型布氏硬度計測量試樣的硬度。
表2??GCr15鋼快速等溫球化退火工藝
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加熱溫度/℃
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保溫時間/min
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等溫溫度/℃
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等溫時間/min
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冷卻方式
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790
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10
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690、720
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60、90
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空冷、爐冷
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810
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10
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690、720
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60、90
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空冷、爐冷
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830
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10
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690、720
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60、90
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空冷、爐冷
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?
試驗結果表明：
（1）通過水淬試驗，在790～830℃時，隨著奧氏體化溫度的上升，能夠完全消除薄網狀碳化物，但同時奧氏體化溫度過高（超過830℃時），也會使殘余碳化物顆粒的數目降低，合理的奧氏體化加熱溫度可選為790℃。
（2）奧氏體化保溫時間過短，容易形成不均勻的球化組織，時間過長球化的核心少，局部有可能形成片狀珠光體，最佳保溫時間應該選擇10min。
（3）隨著雙相區冷速的上升，碳化物粒子尺寸有所減小。在雙相區冷卻速度大于30℃/h小于120℃/h都可以得到球化組織，本試驗的冷卻速度選為120℃/h。
GCr15鋼奧氏體化溫度在790℃，保溫時間為10min，冷卻至720℃，等溫60min后爐冷快速等溫球化退火后，其球化組織為2.5級，硬度為208HB，均符合國標要求。總退火時間為3.5h，明顯優于傳統球化退火工藝。
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