轴承钢球化退火工艺优化试验

曾海霞， 杨佳

（江阴兴澄特种钢铁有限公司，江苏 江阴 214429）

1 引言

轴承钢主要用于制造滚动轴承滚珠、滚柱和套圈及一些高速旋转的高负荷机械零部件，因此要求轴承钢具有高强度、均匀的高硬度、高弹性极限、高接触疲劳强度、高的耐磨性和一定的韧性。通过控轧控冷加工的轴承钢往往不能达到上述的要求，必须安排合理的热处理工艺才能使轴承钢具有良好的性能。球化退火是其热处理过程中的关键工艺，直接影响轴承钢使用的可靠性和寿命及其加工性能。轴承钢球化退火的周期长，通常为10～16h甚至更长，使得轴承钢的生产效率降低。在满足性能要求的条件下，合理提高球化退火的速度，对轴承钢生产效率的提高具有重要意义。

2 试验用原料

本试验用原料为控轧控冷GCr15φ32棒材，选取同一炼钢炉号轧材共计40t进行试验。

3 退火工艺方案

表1 退火工艺方案

（1）将试验料分成二个批号，其中一个批号按原工艺退火，轧批号为3857；另一个批号按试验工艺退火，轧批号为3856。具体方案见表1。

（2）指定5#炉退火，装炉量≤1200kg/m，速度由原来的4.2m/h提高到4.6m/h，退火速度提高5%。

4 实验结果及分析

表2 球化组织（SEP 1520-1998，心部区域20%D）

对两组实验材料的球化组织、碳化物带状、碳化物网状及硬度做了检测（碳化物检测标准为SEP1520，硬度检测标准为GB/T 231.1-2009），对比分析各检测项目，实验检测项目数据如表2所示。

球化组织检测对比结果:新旧工艺未见明显差异。

碳化物带状组织检测结果：新旧工艺符合要求，未见明显差异。

图1 球化组织标准评级图（SEP 1520-1998）［1］

图2 实验试拍球化组织照片

表3 碳化物带状

表4 带状评级标准（企业标准）

图3 实验试拍碳化物带状组织照片

基于原来的试验检测标准GB/T18254对碳化物网状进行评级，结果如表6所示。

表5 碳化物网状（SEP 1520-1998）［1］

表6 碳化物网状评级结果

图4 碳化物网状标准评级图（GB/T 18254-2002）［2］

图5 实验试拍碳化物网状照片

碳化物网状组织检测结果：新旧工艺符合要求，未见明显差异。

硬度检测结果：新旧工艺符合要求，未见明显差异。

表7 硬度（GB/T 231.1-2009）

5 结论

此次试验把退火速度提高了5%，从各项检测结果来看，球化组织、碳化物带状、碳化物网状、硬度数据都合格，新旧工艺之间没有明显区别。因此退火速度提高5%，符合标准要求，而总时间在原来的基础上减少了4.5%，可以提高生产效率。

［1］SEP 1520-1998，Microskopic examination of cabide structure in steels by means of diagram［S］.

［2］GB/T 18254-2002，高碳铬轴承钢［S］.

［3］杨红波，赵西成，王庆娟，等.GCr15轴承钢周期球化退火工艺的改进［J］.金属热处理，2012，37（5）：74-76.

［4］王一谦，黄贞益，李佑河，等.GCr15轴承钢球化退火工艺研究［J］.金属热处理，2012，27（6）：38-41.

［5］崔忠圻.金属学与热处理［M］.北京：机械工业出版社，2003.