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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(fā)布人：上海艾荔艾金屬材料有限公司bt990.com.cn
更新時(shí)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(xì)片層狀珠光體（索氏體）。這種組織硬度較高，較難進(jìn)行切削加工，故需要進(jìn)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(xì)片層狀珠光體（索氏體）。這種組織硬度較高，較難進(jìn)行切削加工，故需要進(jìn)行一次球化退火，以降低鋼的硬度，改善切削性。實(shí)現(xiàn)碳化物快速球化的關(guān)鍵在于改變奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變的模式，從傳統(tǒng)的片層狀轉(zhuǎn)變機(jī)制改為將奧氏體直接轉(zhuǎn)變成球狀珠光體的“離異共析”轉(zhuǎn)變機(jī)制。該項(xiàng)目通過研究不同奧氏體化溫度、保溫時(shí)間和雙相區(qū)冷卻速度對殘余碳化物粒子數(shù)量以及分布的影響，提出優(yōu)化的等溫球化退火工藝參數(shù)。
試驗(yàn)材料為熱軋態(tài)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(shí)間對殘余碳化物粒子數(shù)量級(jí)分布狀態(tài)的影響規(guī)律；對于雙相區(qū)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(shù)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(shí)間和冷卻方式下的工藝試驗(yàn)
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奧氏體化溫度/℃
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奧氏體化時(shí)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(jìn)一步分析等溫溫度對球化質(zhì)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(yàn)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(jì)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(shí)間/min
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等溫溫度/℃
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等溫時(shí)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(yàn)結(jié)果表明：
（1）通過水淬試驗(yàn)，在790～830℃時(shí)，隨著奧氏體化溫度的上升，能夠完全消除薄網(wǎng)狀碳化物，但同時(shí)奧氏體化溫度過高（超過830℃時(shí)），也會(huì)使殘余碳化物顆粒的數(shù)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(shí)間過短，容易形成不均勻的球化組織，時(shí)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(shí)間應(yīng)該選擇10min。
（3）隨著雙相區(qū)冷速的上升，碳化物粒子尺寸有所減小。在雙相區(qū)冷卻速度大于30℃/h小于120℃/h都可以得到球化組織，本試驗(yàn)的冷卻速度選為120℃/h。
GCr15鋼奧氏體化溫度在790℃，保溫時(shí)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(jí)，硬度為208HB，均符合國標(biāo)要求?？偼嘶饡r(shí)間為3.5h，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)球化退火工藝。
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