预处理对GCr15轴承钢淬火组织与性能的影响.docx

Vol32,No2JournalofWenzhouUniversity·NaturalSciencesApr,2011预处理对GCr15轴承钢淬火组织与性能的影响张大伟1，张新平1，潘晓铭1，谢晓文1，陈旭光2，赵文胜2(1．温州大学机电工程学院，浙江温州325035；2．温州人本轴承有限公司，浙江温州325011)摘要：研究了球化退火和固溶+高温回火两种预热处理工艺对GCr15轴承钢淬火组织、硬度、冲击韧性和抗拉强度的影响．结果表明，两种预处理工艺都明显地细化了碳化物颗粒，其中经固溶+高温回火预处理的轴承钢具有较好的碳化物细化效果和细小晶粒的终处理组织，并获得了较高的硬度和抗拉强度值．在预处理都为球化退火工艺、终处理回火温度不同时，经较低回火温度（160℃）处理的轴承钢可获得良好的强韧性能．关键词：预热处理；GCr15轴承钢；淬火；组织；力学性能中图分类号：TG142.1文献标志码：A文章编号：1674-3563(2011)02-0030-06本文的PDF文件可以从获得DOI：10.3875/j.issn.1674-3563.2011.02.006GCr15钢是轴承钢中的典型钢种，在各种机械零部件上都有广泛应用，许多材料工作者已对其热处理工艺、组织成分与性能等进行了大量的研究[1-5]，这对于延长轴承类零部件的使用寿命起到了很好的作用．影响轴承寿命的因素很多，就材料因素而言，有淬回火马氏体、未溶碳化物、残余奥氏体、残余应力和钢中杂质含量等[6]．为使不利影响程度降至最低，应控制钢淬火前的原始组织．有效的预热处理可使钢中的碳化物球化、细小且均匀分布，对获得良好的淬火组织具有重要作用．本文对球化退火和双细化处理两种预热处理工艺进行试验对比研究，以考察其对GCr15钢淬火组织和性能的影响．1试验材料及方法试样基材为GCr15轴承钢，其化学成分（Wt%）：1.0C，1.49Cr，0.31Mn，0.26Si，0.009P，0.004S．试样的热处理工艺条件如表1所示．预热处理和终处理均在箱式电阻炉中加热，淬火冷却介质采用40–60℃的N32机油．在蔡司金相显微镜上观察试样的金相组织形貌，用4%硝酸酒精溶液腐刻试样，用过饱和苦味酸水溶液+适量十二烷苯磺酸钠溶液热浸蚀，观察奥氏体晶粒度．冲击试样为55mm×10mm×10mm的无缺口试样，试验设备为JB-300B型机械式半自动冲击试样机；拉伸试样为φ6mm的标准短试样，试验在WEW-300型屏显式液压万能试验机上进行．每种工艺条件下的冲击韧性和抗拉强度值取4个试样测量数据的平均值．硬度试验在收稿日期：2010-08-08基金项目：温州市科技计划项目(作者简介：张大伟(1954-)，男，黑龙江大庆人，教授，博士，研究方向：金属热处理，激光表面改性张大伟等：预处理对GCr15轴承钢淬火组织与性能的影响31HBRVU-187.5型布洛维氏硬度计上完成，每个硬度值取3次测量的平均值．表1GCr15钢试样的热处理工艺Table1Heat-treatmentTechnologyofGCr15Specimens工艺预处理终处理800℃×5h→650℃出炉、空冷1050℃×0.5h油淬+720℃×2h炉冷→600℃出炉、空冷800℃×5h→650℃出炉、空冷840℃×15min油淬+180℃×2h回火、空冷650℃×1h预热+840℃×1min油淬+180℃×2h回火、空冷840℃×15min油淬+160℃×2h回火、空冷1232试验结果及分析2.1组织分析2.1.1预处理工艺组织GCr15轴承钢是过共析钢，常采用球化退火作为预热处理工艺，这样一方面可以降低钢的硬度，以利于后续切削加工，更重要的是还可获得球状珠光体组织，为淬回火做好组织准备．试样经不同预处理工艺后的组织形貌如图1所示．图1中（a）和（b）分别是工艺1和工艺3的预热(a)800℃球化退火(工艺1)(b)800℃球化退火(工艺3)(c)1050℃固溶、油淬(工艺2)(d)720℃高温回火(工艺2)图1试样经不同预处理工艺后的组织形貌(500x)Fig1MicrostructureofSpecimensPretreatedwithDifferentTechnologies(500x)32温州大学学报·自然科学版(2011)第32卷第2期处理球化退火组织，由细的球状珠光体以及均匀分布的过剩碳化物组成，但碳化物颗粒大小不均，在珠光体晶界上可以看见有少量较粗大的不规则颗粒碳化物，如图1（b）所示．图1中的（c）和（d）是工艺2双细化（碳化物细化和奥氏体晶粒细化）预处理的组织形貌．试样经高温固溶奥氏体化后淬火得到针状马氏体+残余奥氏体，因淬火温度较高，淬火后得到的马氏体针较粗大，并且有较多的残余奥氏体，如图1（c）所示．淬火后经高温