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1.殘留奧氏體含量與熱處理關(guān)系分析
軸承鋼中殘留奧氏體的含量,對軸承的力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性有決定性的影響,與軸承材料的抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性,和疲勞強(qiáng)度存在一定的對應(yīng)關(guān)系。
軸承套圈在油中冷卻后,是直接進(jìn)行回火處理,還是淬火后繼續(xù)進(jìn)行冷卻,再回火處理,對軸承套圈的硬度、金相組織都有較大影響。
眾所周知,馬氏體的轉(zhuǎn)變是在Ms-Mz點完成的。由于鉻軸承鋼(Gcr15)的Mz點是處在較低的溫度,如果按正常熱處理工藝(淬火+低溫回火)處理,則淬火后的殘留奧氏體含量較高,一般殘留奧氏體在15%以上,殘留奧氏體在低溫回火時,也不易分解。因此,對尺寸穩(wěn)定性要求較高的精密軸承來說是不利的。
低溫下(低于室溫)殘留奧氏體是不穩(wěn)定成分,但由于奧氏體在低溫下等溫轉(zhuǎn)變較緩慢,所以,當(dāng)冷卻到工作溫度以下時,會產(chǎn)生殘留奧氏體的緩慢轉(zhuǎn)變,為此,要穩(wěn)定金相組織、減少變形,必須通過相應(yīng)的冰冷處理,以減少殘留奧氏體的含量,使之尺寸穩(wěn)定化。另外,為了與國際接軌,新的高鉻軸承鋼滾動軸承零件熱處理技術(shù)條件《JB/T1255-2001》(修改版),將提出要增加對殘留奧氏體含量的檢測項目。
為此,為了要滿足客戶需要,殘留奧氏體含量控制在1%左右,我們特地做了軸承鋼(Gcr15)的:Φ65mm×55mm×32mm軸承襯套和國外同樣產(chǎn)品,一起放在無錫南方和星杰真空熱處理有限公司的多用爐與真空爐內(nèi)進(jìn)行熱處理(淬火+深冷+回火)工藝,對比試驗。
芬蘭殘余應(yīng)力分析儀可快速、輕松分析齒輪、軸承、軋輥、曲軸、凸輪軸、壓力容器管道以及其它一些零部件在熱處理、機(jī)加工、焊接、噴丸、滾壓等處理過程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力及殘余奧氏體含量的測定。
2.試驗分析
試樣編號:1#無錫南方熱處理有限公司(用多用爐熱處理)。2#國外樣品(采用真空爐熱處理)。3#無錫星杰熱處理有限公司工藝一(用多用爐熱處理)。4#無錫星杰真空熱處理有限公司工藝二(采用真空爐熱處理)。
硬度值對比見附表。2#國外樣品平均值為:695.6HV1,即在60~61HRC之間。4#星杰熱處理平均值為:689.6HV1,即在60~61HRC之間。二者硬度值非常接近,均采用真空熱處理。
硬度測試表(HV1)
編號 |
實測值 |
平均值 |
||||
1# |
729 |
746 |
757 |
773 |
743 |
749.6 |
2# |
706 |
685 |
684 |
670 |
733 |
695.6 |
3# |
774 |
767 |
753 |
774 |
801 |
773.8 |
4# |
686 |
688 |
699 |
681 |
694 |
689.6 |
經(jīng)4%硝酸酒精溶液腐蝕處理,2#國外樣品金相組織為云窩狀組織,屬正常淬火+低溫回火組織,殘留奧氏體量不大明顯。4#無錫星杰熱處理公司工藝二其金相組織與殘留奧氏體量與2#國外樣品相似。
經(jīng)上海市金屬材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗站對γ相含量及應(yīng)力X射線分析報告,2#與4#平均殘留奧氏體值非常接近,分別為0.1%與0.4%。完全符合客戶提出殘留奧氏體控制在1%左右的要求。
2#與4#的硬度值、金相組織平均殘留奧氏體值非常接近,它們熱處理工藝均采用真空爐加熱+深冷+低溫回火的熱處理方式,從而說明要減少軸承鋼中殘留奧氏體的含量,達(dá)到變形小、尺寸穩(wěn)定性好、金相組織良好,應(yīng)該采用真空熱處理,其淬火加熱溫度應(yīng)趨于下限,冰冷溫度一般應(yīng)在-100℃以上,其殘留奧氏體量才會有明顯降低。
3.結(jié)語
為了降低軸承鋼中的殘留奧氏體含量,軸承零件必須進(jìn)行真空爐加熱方式,采用淬火下限溫度,冰冷溫度應(yīng)超出一般軸承鋼傳統(tǒng)的冰冷處理溫度-70~80℃范圍,應(yīng)采用液氮冰冷,溫度在-100~-130℃之間,時間3~4h,可以達(dá)到滿意的結(jié)果。
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