一种高淬透性高碳铬轴承钢锻件锻后冷却工艺 |
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| 申请号 | CN202210257702.2 | 申请日 | 2022-03-16 | 公开(公告)号 | CN114540583A | 公开(公告)日 | 2022-05-27 |
| 申请人 | 洛阳LYC轴承有限公司; | 发明人 | 刘振威; 董汉杰; 尤蕾蕾; 董小波; 王超; 杨晨星; 刘汇河; | ||||
| 摘要 | 一种高淬透性高 碳 铬 轴承 钢 锻件锻后冷却工艺，步骤如下：锻件终锻完成后，将锻件转入冷却介质中进行冷却步骤，从锻件终锻下机到转入冷却介质的转移时间控制在30s以内；进入冷却步骤快速冷却，待锻件 温度 低于650℃时，停止冷却，将锻件移出；将移出的锻件回炉保温，加热炉温度为600‑650℃；回炉保温时间为2‑2.5h；保温结束后，移出锻件并自然冷却。本方案既能消除锻后冷却过慢产生的不良网状碳化物组织，又避免 马 氏体组织生成，降低显微裂纹 风 险。解决了混晶问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种高淬透性高碳铬轴承钢锻件锻后冷却工艺，其特征在于：步骤如下： |
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| 说明书全文 | 一种高淬透性高碳铬轴承钢锻件锻后冷却工艺技术领域背景技术[0003] 随着风力发电、大型辊压机等轴承产品尺寸、壁厚的增大，轴承零件对钢材淬透性的要求也越来越高。高淬透性高碳铬轴承钢（含Cr：1.80‑2.05、Mo：0.5‑0.6）因其良好的淬透性正逐步应用于轴承制造领域，但该类钢种锻后冷却存在突出的问题，主要体现在①采用雾冷、风冷、空冷（三种方式冷速在30‑50℃/min范围）等连续冷却工艺对锻件网状碳化物的消除效果有限，网状碳化物按GB/T34891评级时大于2.5级，如图1所示；②珠光体转变孕育期长，连续冷却时冷速不当过冷奥氏体会穿过珠光体区在低于钢材Ms点时生成粗大针状马氏体组织，如图2所示，马氏体针相互撞击形成显微裂纹，裂纹长度通常3‑15μm，如图3所示。③锻后粗大马氏体组织在后续热处理过程中有明显的组织遗传现象，造成晶粒粗大或混晶。 发明内容[0004] 为解决上述技术问题，本发明提供一种高淬透性高碳铬轴承钢锻件锻后冷却工艺，其目的是既能消除锻后冷却过慢产生的不良网状碳化物组织，又避免马氏体组织生成，降低显微裂纹风险，并且解决了混晶问题。 [0005] 本发明采用的技术方案是：一种高淬透性高碳铬轴承钢锻件锻后冷却工艺，步骤如下：S1、锻件终锻完成后，将锻件转入冷却介质中进行冷却步骤，从锻件终锻下机到转入冷却介质的转移时间控制在30s以内； S2、进入冷却步骤快速冷却，待锻件温度低于650℃时，停止冷却，将锻件移出； S3、将移出的锻件回炉保温，加热炉温度为600‑650℃；回炉保温时间为2‑2.5h； S4、保温结束后，移出锻件并自然冷却。 [0006] 作为优选方案，所述S2步骤中，锻件的冷却速度需要大于100℃/min。 [0007] 作为优选方案，所述S2步骤中，采用水冷+空冷交替冷却的方式，具体步骤如下：S2.1、将终锻完成的锻件转入水槽中冷却，水槽内水温为60‑100℃，持续一定时间后，将锻件移出水槽，进行空冷一段时间； S2.2、继续按照水冷+空冷交替冷却的方式，将锻件冷却至所需温度时停止冷却。 [0008] 作为优选方案，第一次水冷持续的时间为10s，后续水冷持续的时间为5s，每次空冷持续的时间为20s。 [0009] 作为优选方案，所述S2步骤中，采用风机对锻件进行降温的方式。 [0010] 作为优选方案，从锻件终锻下机到转入冷却介质的转移时间控制在10‑20s之间。 [0011] 本发明的有益效果是：本方案通过对高淬透性高碳铬轴承钢锻件锻后冷却工艺的创新设计，有效解决了该类型锻件锻后冷却网状碳化物及显微裂纹问题；具体为：将终锻完成后的锻件快速冷却，并设定冷却速度大于网状碳化物析出的临界冷速，避免了粗大网状碳化物析出，同时在冷却阶段当锻件温度低于650℃时，立即回炉保温，加热炉设定炉温为600‑650℃，回炉保温时间为2‑2.5h，在此温度范围等温有利于锻件在较短的孕育期内发生珠光体转变，形成平衡组织，打破组织遗传，消除混晶现象，同时等温消除了上一个步骤冷却过快造成的温度应力；保温结束后珠光体转变已基本完成，出炉空冷不会产生过大的组织应力，阻断了显微裂纹生成的相变条件。 附图说明 [0012] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0013] 图1为现有技术下冷却后的锻件内部生成的网状碳化物组织示意图；图2为现有技术下冷却后的锻件内部生成的粗大针状马氏体组织示意图； 图3为现有技术下冷却后的锻件表面形成的显微裂纹示意图； 图4为本发明其中一种实施例的冷却工艺曲线图； 图5为本发明实施例1获取的锻后片状珠光体组织示意图； 图6为本发明实施例1获取的锻后碳化物分布示意图。 具体实施方式[0014] 下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件和特征也可以有益的结合到其他实施方式中。 [0015] 本方案为一种高淬透性高碳铬轴承钢锻件锻后冷却工艺，具体步骤如下：步骤一、锻件终锻完成后，终锻温度约850‑950℃，使用吊具将锻件转入冷却介质中进行冷却步骤，从锻件终锻下机到转入冷却介质的转移时间控制在30s以内； 步骤二、进入冷却步骤快速冷却，使用红外测温仪进行锻件出水温度检测，待锻件温度低于650℃时，停止冷却，将锻件移出，通过终锻后的快速冷却，避免粗大网状碳化物析出； 步骤三、将移出的锻件立即回炉保温，加热炉温度为600‑650℃；回炉保温时间为 2‑2.5h，在此温度范围等温有利于锻件在较短的孕育期内发生珠光体转变，形成平衡组织，打破组织遗传，消除混晶现象，同时等温消除了步骤二冷却过快造成的温度应力； 步骤四、保温结束后，移出锻件并空冷，由于保温结束后珠光体转变已基本完成，出炉空冷不会产生过大的组织应力，阻断了显微裂纹生成的相变条件。 [0016] 本方案中，所述S2步骤中，锻件的冷却速度需要大于100℃/min，即为使锻件冷却速度大于网状碳化物析出的临界冷速，从而避免粗大网状碳化物析出。 [0017] 本方案中，所述S2步骤中，采用水冷+空冷交替冷却的方式，使用该方法操作者便于使用测温仪器观测锻件阶段冷却温度，具体步骤如下：S2.1、将终锻完成的锻件转入水槽中冷却，水槽内水温为60‑100℃，持续一定时间后，将锻件移出水槽，进行空冷一段时间； S2.2、继续按照水冷+空冷交替冷却的方式，将锻件冷却至所需温度时停止冷却。 [0018] 当采用水冷+空冷交替冷却的方式时，具体冷却工艺曲线如图4所示，当锻件出炉后快速进入水槽内，第一次水冷持续的时间为10s，之后空冷持续时间为20s，后续依次按照水冷5s、空冷20 s交替冷却，直到锻件温度低于650℃时，停止冷却，将锻件立即移出并回炉保温，保温结束后，进行空冷，处理结束。 [0019] 需要说明的是：除了采用上述的水冷+空冷交替冷却的方式，还可以采用风机对锻件进行降温的方式。 [0020] 本方案中，为了保证锻件的快速冷却，从锻件终锻下机到转入冷却介质的转移时间最佳控制在10‑20秒之间。 [0021] 实施例1、本实施例的高碳铬轴承钢制零件的热处理加工方法，零件为套圈，尺寸为Φ700×Φ620×120mm材料成分为见表1，包括以下步骤： 表1套圈化学成分 步骤一、该套圈锻造成型后，温度为850℃，将锻件转移至预定水槽冷却，转移时间 20S； 步骤二、锻件水淬+空冷经过4个循环后，锻件表面返红温度为620℃，通过快冷，过冷奥氏体来不及析出沿晶界分布的网状碳化物，达到消除网状碳化物的目的； 步骤三、套圈出水后转移至预先设定好温度的加热炉中，温度设置为600℃，关闭炉门，炉温略微回升，保温2h，在此阶段奥氏体转变为珠光体，结合该材料CCT曲线，珠光体从开始转变到结束，2h时间足够，在该阶段，锻件内部形成珠光体组织； 步骤四、出炉后空冷，此时奥氏体已转变完全，相变停止，空气冷却不会产生组织应力，不会再发生组织转变，避免了马氏体的产生，进而避免了裂纹的出现。由于步骤一、二的综合作用，消除锻件内网状碳化物，等温形成平衡组织，保障了锻件内部质量。 [0022] 锻件锻后金相检验结果：图5的组织为细片状索氏体+片状珠光体，锻后呈平衡组织，未发现针状马氏体及显微裂纹。 [0023] 图6是该冷却工艺+球化退火后检验碳化物网状的情况，可见碳化物颗粒呈弥散均匀分布，未发现沿晶界分布的半网或全网，获得了理想的碳化物分布，有助于提高材料的力学性能。 |
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