爱协林5-4盐浴多用炉贝氏体淬火总结

刘久成

爱协林5-4盐浴多用炉贝氏体淬火总结

刘久成

高碳铬轴承钢经等温淬火后组织为：下贝氏体+（少量马氏体）+未溶解碳化物+残留奥氏体（通常认定＜3%）。严格意义上来讲，不存在百分之百的贝氏体转变。

与一般（马氏体）淬火比较，高碳铬轴承钢采用等温淬火具有：①产品高的尺寸稳定性。②产品优良的力学性能，如抗弯强度、冲击韧度，并且热应力低，变形小。③产品淬火后零件表面呈压应力，从而提高了轴承的使用寿命和可靠性，可在工作条件恶劣，如受高冲击负荷的铁路、轧机、矿山、采煤和钻机等条件下工作。④产品马氏体及贝氏体对比：产品马氏体组织强度高，但韧性低，畸变量大。

1. 毛坯要求及设备情况

采用等温淬火时，毛坯需经碳化物细化处理，通常选用正火和快速退火，要求退火组织为1～2级，GCr18Mo/ GCr15/ SKF6/SKF7退火硬度为179～217HBW。

设备选用5-4盐淬多用炉，盐槽容量30t，淬火冷却介质为55%KNO3+45%NaNO2，介质温度230℃，等温时间4～6h。

2. 工艺过程

等温淬火加热温度比一般淬火温度高20～30℃，淬火及等温后需经70～80℃热水清洗。对于大型轴承零件需进行二次等温稳定回火处理，用以彻底消除淬火应力。

工艺流程：毛坯锻造→正火→退火→车加工→产品装炉→进炉加热→出炉淬火→回火等温→产品风冷→产品清洗→产品卸炉→硬度检测→椭圆检测→椭圆整形→整形回火→椭圆检测→顶形回火→椭圆检测→成品发货。

3. 产品涨大情况

笔者通过大量产品试验，稳定的贝氏体淬火后，产品涨大量范围一般在2.5‰～3‰。当然涨大量的多少跟产品的材料、形状、退火状态、有效壁厚、淬火工艺等都有关系。

稳定的贝氏体淬火时，根据产品的涨大量经验，热处理前的套圈给磨加工的留量可以控制在最少，比如FC4054170/01在热处理前给磨加工的留量是“零”，因为产品热处理后涨大的量足够磨削，大大提高了磨加工的效率。

4. 常见问题分析

（1）局部软点，可能是与冷却不足、加热不足、锻造缺陷、脏物覆盖、原始材料等有关。

举例分析：FC3652168/01，产品壁厚12m m，产品摆放方式为花摆，产品工艺：加热865℃×恒温18min后淬火，等温温度为225℃×保温4h。

分析：检测产品硬度，端面硬度59～60HRC。端面压点硬度正常为59～60HRC，但个别产品端面局部55～57HRC，金相分析此处存在少量托氏体组织，端面局部贫碳，用打磨机继续打磨0.6mm左右，其端面硬度均匀一致为59～60HRC。由此判断产品局部贫碳，造成淬火后硬度低。

（2）淬火后端面硬度正常59～60HRC，沟道硬度低，50HRC左右。产品原始碳化物带状分布严重，导致碳化物分布不均匀，带间碳化物含量高，带外碳化物含量低。

举例说明：FC72104380/01，产品壁厚30m m，产品摆放方式为花摆，产品工艺：加热878℃×恒温45min后淬火，等温温度225℃×等温4h。

检测产品硬度，端面59～

60HRC，产品涨大量约0.5‰。但产品沟道硬度50HRC左右，把套圈切割后进行组织分析，发现产品沟道处存在大量托氏体，并且带状相当严重，由此判断是因产品带状引起沟道硬度不足。

（3）料盘最上端一层套圈涨大量不规则，出现锥形涨大，一面涨得大些，另一面小些。

原因：套圈在由加热室到盐槽转移过程中，最上层套圈温降太大，导致淬火时上下温度不一致，涨大量出现差别。

（4）客户投错产品材料。把Gr15错投成Gr15SiMn，若进行贝氏体等温淬火，则产品会直接报废。若想挽救，应把此材料产品按马氏体工艺进行加热保温，再按贝氏体等温温度进行淬火等温，贝氏体转变时间长，所以等温时间也一定要长，其涨大量基本满足要求。

（5）原材料碳化物液析对轴承套圈淬火的不利影响。碳化物液析属于三角晶系碳化物，硬度极高，它的存在会使轴承零件在热处理过程中容易产生淬火裂纹。在使用过程中，处于表面层的液析碳化物易剥落而成为磨损的起源，显著降低轴承零件的耐磨性；处于内部的液析碳化物和脆性夹杂物一样是疲劳裂纹的起源，显著降低轴承零件的疲劳寿命。碳化物带状组织是钢液在凝固过程中形成的结晶偏析（晶间偏析），轧制延伸后，冷却过程中高浓度区域析出大量过剩的二次碳化物，从而形成黑白（高低碳）相间的碳化物条带组织。随着碳化物带状偏析程度的加剧，淬火加热时过热敏感性增加，高低碳带之间的显微硬度差加大，接触疲劳寿命下降。

（6）碳化物细化对轴承使用寿命的有利影响。钢碳化物细化有利于晶粒细化和基体浓度的均匀性，而晶粒细化与碳化物细化均利于提高接触疲劳寿命，其中晶粒细化起主要作用。预备处理工艺为580℃×1.5h高温回火，高温回火后的金相组织为回火索氏体+粒状珠光体。淬火后残留奥氏体含量有所增加，晶粒度也得到了明显的细化，达到了双细化的目的，因此疲劳寿命有明显地提高。

20150114

作者简介：刘久成，唐山亚捷机械有限公司。