鋼材退火對(duì)高碳鉻軸承鋼碳化物帶狀的影響

楊修建 周建峰 郝永成

作為機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)零件之一的軸承，必須具備高的疲勞強(qiáng)度、彈性強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和韌性，高的耐磨性能，上述要求主要與材料的純凈度和均勻性有關(guān)，碳化物的均勻性包括碳化物的顆粒大小、間距、形態(tài)分布等，液析碳化物、帶狀碳化物、網(wǎng)狀碳化物的評(píng)級(jí)級(jí)別是衡量碳化物均勻性的重要指標(biāo)。

本試驗(yàn)對(duì)GCr15鋼在軋后和球化退火狀態(tài)下碳化物帶狀的級(jí)別變化進(jìn)行比對(duì)，對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了研究。

一、實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)分兩部分，一是取7爐GCr15軋后坑冷后試樣進(jìn)行碳化物帶狀檢驗(yàn)，二是取7爐GCr15軋后穿水坑冷球化退火后試樣進(jìn)行碳化物帶狀檢驗(yàn)，研究球化退火對(duì)碳化物帶狀的影響。

二、檢驗(yàn)結(jié)果和討論

2.1軋后狀態(tài)

取7爐GCr15軋后坑冷后試樣，每爐取5支試樣，試樣經(jīng)淬火（加熱溫度：820℃）回火（溫度：150℃）熱處理后，研磨、拋光、深腐蝕后檢驗(yàn)碳化物帶狀，按照GB/T18254-2002標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)，檢驗(yàn)結(jié)果見表1。

2.2退火狀態(tài)

取7爐GCr15軋后穿水坑冷后球化退火試樣，每爐取5支試樣，試樣經(jīng)淬火（加熱溫度：820℃）回火（溫度：150℃）熱處理后，研磨、拋光、深腐蝕后檢驗(yàn)碳化物帶狀，按照GB/T18254-2002標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)，檢驗(yàn)結(jié)果見表2。

2.3討論

根據(jù)表1、表2的檢驗(yàn)結(jié)果可以看出球化退火后，碳化物帶狀加重了0.86級(jí)，同時(shí)軋后狀態(tài)的碳化物顆粒細(xì)小，球化退火后碳化物顆粒粗大，見照片1、2。

GCr15的Ac1點(diǎn)是760℃（見表3），軋后狀態(tài)的試樣淬火加熱溫度：820℃，一般淬火加熱時(shí)間是30分鐘左右，組織狀態(tài)處于滲碳體與奧氏體的兩項(xiàng)區(qū)，由于保溫時(shí)間較短，過剩的碳化物絕大部分都固溶在基體中，只有少量的碳化物析出，碳化物自然就會(huì)細(xì)小分散，級(jí)別較低。軋后組織在球化退火處理時(shí)，球化溫度為780℃，組織狀態(tài)處于滲碳體與奧氏體的兩項(xiàng)區(qū)，保溫時(shí)間大約為15小時(shí)，碳化物充分析出，組織為鐵素體與碳化物顆粒，同時(shí)在球化退火的保溫階段碳化物質(zhì)點(diǎn)以“吞并”細(xì)小質(zhì)點(diǎn)的方式長(zhǎng)大，并在降溫階段作為核心繼續(xù)聚集長(zhǎng)大，在高濃度帶中得到粗大的、聚集在一起的碳化物顆粒。試樣在820℃淬火加熱時(shí)，部分碳化物顆粒溶于奧氏體中，所以球化退火后的帶狀組織級(jí)別較高，碳化物顆粒較粗大。

GCr15的相變溫度

三、結(jié)論

碳化物帶狀是鋼液在凝固過程中形成的結(jié)晶偏析，造成碳高低濃度不同的偏析帶，軋制延伸后，由于冷速較快，過剩的碳化物絕大部分都固溶在基體中，碳化物自然就會(huì)細(xì)小分散，級(jí)別較低。所以，軋后穿水冷卻鋼材的帶狀級(jí)別比低溫終軋空冷鋼材低，球化退火鋼材的帶狀級(jí)別比軋后冷卻鋼材的帶狀級(jí)別高。