GCr15轴承钢棒线材的球化退火

结合国内外相关的研究和实际生产经验,探讨了GCr15轴承钢的球化机制和退火工艺。从退火质量稳定性角度出发,分析了GCr15轴承钢的3种主要球化退火方式。阐述了退火装备的进步对轴承钢球化退火质量提高的影响,提出了进一步改善轴承钢棒线材球化退火质量的措施。     

GCr15SiMo轴承钢球化退火过程的碳化物演变

借助差示扫描量热法、扫描电镜等检测分析手段以及JMatPro热力学软件,研究了等温球化退火的奥氏体化温度和保温时间对GCr15SiMo轴承钢碳化物的影响。结果表明,随着奥氏体化温度的升高和保温时间的延长,GCr15SiMo轴承钢中碳化物趋于均匀化、细小化,且有利于GCr15SiMo轴承钢退火过程碳化物球化效果。在奥氏体化温度为800℃、保温时间为30 min的等温球化退火工艺下,GCr15SiMo轴承钢中碳化物数量多、尺寸小、弥散分布度高,且组织最为均匀致密,硬度较低,球化效果最好。     

GCr15轴承钢球化退火工艺研究

对GCr15轴承钢进行了不同温度和不同时间的球化退火,测定了所获得的组织和硬度,以探索能取代传统球化退火工艺的新工艺。结果表明,GCr15钢经760℃保温2 h后炉冷至500℃空冷,其球状珠光体为2～4级,硬度为188 HB,符合有关标准的要求,且缩短了工艺周期,提高了生产效率。     

G8Cr15与GCr15轴承钢热处理工艺与性能对比分析

研究了G8Cr15与GCr15两种轴承钢的热处理工艺,并对其进行了冷变形抗力试验和冲击韧性试验。结果表明:G8Cr15轴承钢在770～790℃球化退火,得到的退火硬度和球化退火组织均检验合格。在830～840℃加热淬火,G8Cr15与GCr15两种轴承钢均得到细小的马氏体组织与高的硬度值。G8Cr15钢的淬硬性、抗回火性与GCr15钢相当。在相同试验条件下,G8Cr15钢比GCr15钢的平均压缩量大24%,冷变形抗力小9%,冲击韧度提高11.1%。     

大规格GCr15轴承钢连续炉球化退火工艺实践

通过对轴承钢球化退火转变机理的分析、研究,制定出理想的大规格轴承钢GCr15连续炉球化退火的生产工艺。结果表明,大规格轴承钢在连续炉球化退火时,选择等温球化退火工艺最为有效;退火炉保温区的温度分别制定为810、800℃,等温区的温度分别制定为735、730、720℃,辊速调整到1.5 m/h,准120 mm的GCr15轴承钢球化组织能达到2.2和3.0级。     

GCr15轴承钢大圆材的球化退火工艺

针对GCr15轴承钢大圆材球化合格率低和沿钢材横截面球化不均等问题,进行了快速和等温球化退火工艺试验。结果表明,采用等温球化退火工艺,并适当减少奥氏体化保温时间至14 h,降低球化珠光体转变温度至680 ℃、延长保温时间至25 h,能够显著提高轴承钢大圆材球化合格率,同时可以获得从钢材中心到边缘较为均匀细小弥散分布的球化组织。     

球化退火中Nb对GCr15钢碳化物析出和球化的影响

通过球化退火实验,采用定量金相分析和显微硬度测定,研究了球化退火过程中微合金Nb对轴承钢GCr15碳化物析出和球化的影响。结果表明:实验钢800℃加热1 h后以15℃/h冷却球化退火过程中,添加0.018%和0.040%Nb虽然没有影响GCr15钢的碳化物析出和球化的温度,均为720~740℃,但是显著加快了GCr15钢碳化物析出和球化的速率。     

轧制工艺对GCr-15球化退火的影响

通过热模拟的方法研究轧制工艺对GCr15球化退火的影响。结果表明，轧制工艺对GCr15轴承钢组织有显著影响。相对于常规轧制（CR）试样，控轧控冷（CRC）试样珠光体发生退化且片层细小．渗碳体呈短棒状或颗粒状，部分渗碳体片产生扭折甚至断裂。亚温球化退火中，CRC试样可获得细小均匀的球化组织，其球化效果明显优于CR试样，且显著地缩短球化退火时间。     

GCr15球化退火行为和力学性能的研究

采用等温球化退火和周期球化退火工艺分别研究了常规轧制（CR）和控轧控冷（TMCP）的GCr15钢的球化退火行为和力学性能。结果表明,轧制工艺对GCr15钢组织影响显著;在等温球化退火处理制度下常规轧制（CR）和控轧控冷（TMCP）试样球化效果差别较小;在周期球化退火处理制度下,控轧控冷（TMCP）试样可获得细小均匀的球化组织,其球化效果明显优于常规轧制（CR）试样,且球化退火时间比宝钢特钢现行的等温球化退火工艺缩短了6 h,可显著提高生产效率。     

GCr15轴承钢高温回火球化工艺研究

研究了传统退火和固溶+高温回火球化预热处理对GCr15轴承钢碳化物及最终淬火+低温回火态轴承钢屈服强度、硬度的影响。结果表明:在本试验条件下,传统退火工艺处理的GCr15钢试样碳化物更为圆整,固溶+回火工艺处理的GCr15钢试样碳化物更为细小,随着回火温度和回火时间的增加,固溶+回火处理的GCr15钢试样组织中碳化物的尺寸逐渐增大,越来越均匀。经最终840℃×30 min油淬+180℃×2 h回火处理后,预处理工艺固溶+720℃×2 h回火的试样硬度为64.2 HRC,屈服强度为1843 MPa,与传统球化退火处理试样相比,分别提高了4.6%和11.8%。     

周期球化退火对GCr15轴承钢组织及力学性能的影响

采用组织观察和力学性能测定,研究了周期球化退火工艺对GCr15轴承钢球化组织和力学性能的影响.结果表明,球化退火处理的周期数与试验钢的显微组织及力学性能间存在明显的依存关系,经过3周期球化退火工艺处理后,钢的显微组织均匀,渗碳体颗粒比较细小,具有较高的强度、良好的翅性和加工成形性,可大幅度缩短球化退火时间,显著提高生产效率.     

脉冲磁场对GCr15钢球化退火过程中碳化物析出的影响

研究了GCr15轴承钢在单一温度场和磁-热耦合场条件下球化退火时离异共析转变过程中碳化物的析出行为。采用扫描电镜观察不同条件下析出碳化物的形貌,使用维氏硬度计测试不同条件下试样的硬度。结果表明,脉冲磁场有利于GCr15轴承钢离异共析转变过程中碳化物的形成,析出碳化物的等效直径由0～0.2μm长大到0.6～0.8μm。动力学分析认为,磁-热耦合场促进碳原子扩散,加速碳化物的析出。     

GCr15轴承钢渗碳体球化的长大机制

利用扫描电镜(SEM)对渗碳体粒化后冷却至710℃保温不同时间淬火的GCr15轴承钢渗碳体的球化长大行为进行研究。结果表明:渗碳体颗粒球化长大由相变和Ostwald熟化两种机制实现,保温时间少于240 min时主要为相变机制,保温时间多于240 min时主要为Ostwald熟化机制;渗碳体颗粒全面起动Ostwald熟化机制的临界半径γc为0.105μm;无论是相变机制还是Ostwald熟化机制,晶界处渗碳体颗粒的平均长大速率(0.0056μm/min)高于晶粒内部渗碳体颗粒的平均长大速率。     

微观组织对GCr15轴承钢氢扩散行为的影响

通过对球化退火态、球化退火+淬回火(Q&T)态GCr15轴承钢进行电化学氢渗透试验来描述氢扩散行为,并分析了微观组织以及热处理状态对氢扩散行为的影响。结果表明,对于球化退火态试样,碳化物的分布情况对氢扩散行为影响很大。氢在带状碳化物中扩散最快,而沿晶界分布的网状碳化物作为氢陷阱,可以捕捉更多的氢原子。Q&T试样中,氢在带状未溶碳化物中扩散最快,且随着残留奥氏体体积分数的增大,有效氢扩散系数减小。球化退火试验钢的氢扩散系数远高于Q&T钢。Q&T试样中残留奥氏体的存在使氢陷阱增加,导致氢的渗透更难进行。     

高碳铬轴承钢现行标准的梳理及对GCr15的标准比较

梳理了高碳铬轴承钢现行的标准，列出了这些标准的标准号、名称、标准类别、标准适用范围及标准体系类别；同时以某钢铁企业为例，选用牌号成分接近的GCr15、GCr15PGI的高碳铬轴承钢的内控标准与GB/T 18254-2016及ISO 683-17进行比较，说明了不同标准对于GCr15牌号成分及相近成分轴承钢在碳化物、夹杂物及化学成分上的要求，发现我国GB/T 18254-2016较ISO 683 17更为严格，而企业内控标准则在GB/T 18254-2016的基础上做了更深入的要求。     

高碳铬轴承钢现行标准的梳理及对GCr15的标准比较

梳理了高碳铬轴承钢现行的标准,列出了这些标准的标准号、名称、标准类别、标准适用范围及标准体系类别;同时以某钢铁企业为例,选用牌号成分接近的GCr15、GCr15PGI的高碳铬轴承钢的内控标准与GB/T 18254—2016及ISO 683-17进行比较,说明了不同标准对于GCr15牌号成分及相近成分轴承钢在碳化物、夹杂物及化学成分上的要求,发现我国GB/T 18254—2016较ISO 683 17更为严格,而企业内控标准则在GB/T 18254—2016的基础上做了更深入的要求。