專利名稱:高碳低合金鋼高溫形變球化退火工藝的制作方法

　　本發(fā)明是屬于機(jī)械零件制造中高碳低合金鋼高溫形變球化退火工藝方法，主要用于GCr15鋼。

　　眾所周知，鋼的形變熱處理方法是使壓力加工與熱處理密切結(jié)合，同時(shí)利用形變強(qiáng)化及相變強(qiáng)化的綜合工藝，從而有效地發(fā)揮金屬?gòu)?qiáng)韌性，提高產(chǎn)品零件質(zhì)量，并達(dá)到節(jié)約能源、節(jié)約材料、消除環(huán)境污染、縮短生產(chǎn)周期等效果。但是目前這種工藝方法在國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)實(shí)踐中還存在不少困難，許多問(wèn)題尚停留在實(shí)驗(yàn)室摸索階段。已知的工藝方法也有諸種不完善之處。例如日本淺田千牧等提出的采用加熱溫度為780℃，接著在720℃時(shí)把鍛造和退火合二為一來(lái)完成，因溫度范圍狹窄，實(shí)際生產(chǎn)中難于實(shí)現(xiàn)，更主要的是變形時(shí)溫度較低，零件變形抗力較大，生產(chǎn)較小零件需要較大的鍛壓設(shè)備，較大尺寸零件的生產(chǎn)存在困難，難于推廣。(見淺田千秋〔熱處理〕1973年VO·13·№1 24～27)。

　　蘇聯(lián)М·И·Синельнико在1979年研究的工藝方法，把軸承鋼加熱到1100℃時(shí)連續(xù)冷卻到750℃進(jìn)行形變，然后再升溫到7780℃進(jìn)行完全球化退火，這種工藝雖然利用了鍛造余熱，但仍需兩次加熱，且需要復(fù)雜的冷卻設(shè)備和連續(xù)式退火爐，工藝較為復(fù)雜，未見軸承生產(chǎn)中大量應(yīng)用。(見М·И·СинельнΝко〔

　　〕1974·№4 303～305)。

　　為提高奧氏體形核率，有的研究者提出采用激光束和電子束快速加熱，這種方法設(shè)備復(fù)雜，投資大，生產(chǎn)中應(yīng)用有困難。(見Drlich J第15屆國(guó)際熱處理論文集和Crange·R·A《Met·TRans》V·2〈1971〉65)。

　　本發(fā)明的目的是采用普通設(shè)備快速高溫加熱，在高碳低合金鋼中奧氏體尚不均勻，碳化物還未溶解時(shí)立即進(jìn)行形變，把形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化有機(jī)結(jié)合起來(lái)，使奧氏體和碳化物雙細(xì)化，并使碳化物園正度改善從而提高產(chǎn)品使用壽命和可靠性，并達(dá)到擴(kuò)大零件加工范圍、節(jié)能、節(jié)材、縮短生產(chǎn)周期、消除環(huán)境污染、改善勞動(dòng)條件的效果。

　　本發(fā)明的工藝流程可參看附圖A。該工藝采用中頻感應(yīng)加熱爐快速加熱到800～1000℃時(shí)立即進(jìn)行下料、鍛造、等溫處理三道工藝僅需一次加熱即完成。

　　工藝路線見附圖B。采用中頻感應(yīng)加熱爐快速加熱到Ac1-Ac3以上的某一個(gè)溫度范圍(利用相變滯后于溫升的原理，被迅速加熱到高溫的鋼材已經(jīng)變軟，有利于形變成型)，這時(shí)加熱溫度超過(guò)兩相區(qū)溫度，熱軋鋼中的奧氏體、片狀珠光體、殘余碳化物網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)椴痪鶆虻膴W氏體、碳化物仍未溶完，形變時(shí)奧氏體內(nèi)部要發(fā)生“多邊化”現(xiàn)象，即奧氏體內(nèi)部的位錯(cuò)結(jié)構(gòu)因受應(yīng)力應(yīng)變作用發(fā)生攀移、堆砌，使形變前分散在晶粒內(nèi)部雜亂排列的位錯(cuò)基本消失，出現(xiàn)大量呈規(guī)則排列的位錯(cuò)“墻”網(wǎng)組織，也就是說(shuō)奧氏體形變后晶粒內(nèi)將形成亞晶界結(jié)構(gòu)。

　　奧氏體內(nèi)因形變生成的大量亞晶界對(duì)高碳低合金鋼碳化物的球化具有十分重要的意義，因?yàn)樘蓟锏那蚧幸粋€(gè)成核、生成過(guò)程，可是由于碳化物的相與奧氏體基本相的不親合性，所以未形變高碳低合金鋼在兩相區(qū)冷卻時(shí)碳化物只能在奧氏體晶界(晶格缺陷部位)上形核析出，要在晶格結(jié)構(gòu)完整的奧氏體晶粒內(nèi)部產(chǎn)生碳化物核心是不可能的。經(jīng)過(guò)本工藝形成的高碳低合金鋼奧氏體晶粒內(nèi)部形成大量亞晶界，這些亞結(jié)構(gòu)就是碳化物質(zhì)點(diǎn)的新形核位置，所以本工藝形變?yōu)楦咛嫉秃辖痄撎蓟锴蚧珊松L(zhǎng)過(guò)程創(chuàng)造了有利條件。

　　對(duì)形變的高碳低合金鋼另件來(lái)說(shuō)，要得到符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)要求的球狀珠光體組織，還有待以下二個(gè)組織變化，一是形變時(shí)析出的大量碳化物質(zhì)點(diǎn)需要通過(guò)聚集長(zhǎng)大方式生成粒狀碳化物，二是亞穩(wěn)形變奧氏體完成A-P轉(zhuǎn)變形成粒狀珠光體組織。這兩個(gè)變化需在680～720℃等溫2～3小時(shí)處理過(guò)程中完成。

　　等溫以后究竟是采用立即出爐或是在爐內(nèi)隨爐降溫后再出爐，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)條件而定，不論哪種方式，對(duì)退火組織影響都不明顯，但對(duì)硬度影響是顯著的，因此盡量緩冷為好。

　　本工藝屬于形變熱處理范疇，但跟其他以強(qiáng)化為目標(biāo)的形變熱處理有區(qū)別，其主要目的不是為了得到強(qiáng)韌化性能，而是利用形變來(lái)誘發(fā)奧氏體的“多邊化”以增加粒狀碳化物的核心數(shù)目，并利用等溫來(lái)完成形變奧氏體轉(zhuǎn)變成粒狀珠光體，從而促進(jìn)和加速高碳低合金鋼碳化物的球化進(jìn)程。

　　本發(fā)明采用一般中頻爐加熱坯料，速度快(僅需2～3分鐘)，產(chǎn)品碳化物和奧氏體晶粒明顯細(xì)化，從而提高了產(chǎn)品使用可靠性和壽命，下料、鍛造、等溫處理三道工序僅需一次加熱，節(jié)約能源明顯，防止過(guò)燒現(xiàn)象，節(jié)約鋼材，對(duì)縮短生產(chǎn)周期、減少環(huán)境污染、改善勞動(dòng)條件均有明顯效果。與國(guó)內(nèi)外較先進(jìn)的中溫?cái)D壓工藝相比，該工藝具有加工零件尺寸范圍大、設(shè)備簡(jiǎn)單、毛坯硬度低而利于機(jī)加工、可直接用熱軋材而不需用熱軋退火材，成本低、雙細(xì)化明顯等優(yōu)點(diǎn)，該發(fā)明與現(xiàn)行工藝比較降低能耗2/3以上，提高材料利用率8～10%。

　　圖A為本發(fā)明工藝路線圖。圖B為本發(fā)明用于軸承圈套生產(chǎn)工藝流程圖。圖C是本發(fā)明工藝與現(xiàn)行工藝生產(chǎn)試樣實(shí)測(cè)奧氏體晶粒度系相對(duì)比圖。其中1是國(guó)內(nèi)現(xiàn)行鍛造退火工藝試樣的奧氏體晶粒度苦味酸飽和水溶液浸蝕×500。2是高溫形變球化退火工藝試樣的奧氏體晶粒度苦味酸飽和水溶液浸蝕×500。

　　以下就本發(fā)明實(shí)施例作一說(shuō)明。

　　云南軸承廠采用100KW可控硅中頻感應(yīng)爐加熱爐體配有“WHF”和“WHJ”型紅外線數(shù)字顯示溫度計(jì)測(cè)溫控溫裝置，加熱溫度為800-1000℃，加熱時(shí)間為2-3分鐘，形變后立即進(jìn)入等溫爐，爐溫700-720℃，時(shí)間3小時(shí)，出爐溫度低于600℃。工藝流程線上裝有相應(yīng)的鍛壓設(shè)備和工裝模具機(jī)構(gòu)，配有自制的35KW等溫地爐兩個(gè)。工藝流程詳見附圖B。

　　坯料加熱后應(yīng)立即下料、鍛造、等溫處理使三道工藝并為一次來(lái)完成。

　　用北京鋼廠生產(chǎn)的GCr15熱軋未退火軸承鋼生產(chǎn)204、205、206、207、305、306、700106等軸承套圈，每班由檢查人員抽4件套圈測(cè)試硬度和檢查金相組織，共1200件，硬度和金相組織均達(dá)到滾動(dòng)軸承鋼熱檢標(biāo)準(zhǔn)JB1255-81規(guī)定，以下是有關(guān)試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比表。

　　在各種條件完全相同下進(jìn)行壽命對(duì)比試驗(yàn)如下

　　實(shí)測(cè)能耗及原材料利用率指標(biāo)對(duì)比如下高溫形變球化退火工藝與國(guó)外退火耗電比較表

　　高溫形變球化退火工藝材料利用比國(guó)內(nèi)現(xiàn)行鍛造-退火工藝提高材料利用率8～10%。

　　碳化物粒子尺寸測(cè)定結(jié)果

　　權(quán)利要求

　　1.一種高碳低合金鋼主要是GCr15鋼高溫形變球化退火工藝方法，是將坯材加熱至溫度Acl-Acm以上，進(jìn)行下料，鍛造、等溫處理，其特征在于用中頻感應(yīng)爐快速加熱至800～1000℃，在碳化物尚未溶解、奧氏體尚未均勻化時(shí)進(jìn)行兩相區(qū)形變，一次加熱完成下料，鍛造、等溫處理三道工序。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求

　　1所述工藝方法，其特征在于加熱時(shí)間在3分鐘以內(nèi)。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求

　　1所述工藝方法，其特征在于形變后立即進(jìn)入等溫爐，爐溫700～720℃，時(shí)間3小時(shí)，出爐溫度應(yīng)低于600℃。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求

　　1所述工藝方法，其特征在于采用中頻感應(yīng)電爐快速加熱，必須使用較準(zhǔn)確測(cè)溫和控制裝置。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求

　　1所述新工藝方法，其特征在于雖然加熱溫度高，但時(shí)間短，難于消除網(wǎng)狀碳化物，因此所用熱軋未退火鋼材網(wǎng)狀碳化物不得大于三級(jí)。

　　專利摘要

　　一種高碳低合金鋼高溫形變球化退火工藝方法，主要用于GCr

　　文檔編號(hào)C21D8/00GK85101950SQ85101950

　　公開日1986年8月27日 申請(qǐng)日期1985年4月1日

　　發(fā)明者凌發(fā)榮 申請(qǐng)人:云南軸承廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan