钢材退火对高碳铬轴承钢碳化物带状的影响

杨修建 周建峰 郝永成

作为机械设备基础零件之一的轴承，必须具备高的疲劳强度、弹性强度、屈服强度和韧性，高的耐磨性能，上述要求主要与材料的纯净度和均匀性有关，碳化物的均匀性包括碳化物的颗粒大小、间距、形态分布等，液析碳化物、带状碳化物、网状碳化物的评级级别是衡量碳化物均匀性的重要指标。

本试验对GCr15钢在轧后和球化退火状态下碳化物带状的级别变化进行比对，对其机理进行了研究。

一、实验方法

实验分两部分，一是取7炉GCr15轧后坑冷后试样进行碳化物带状检验，二是取7炉GCr15轧后穿水坑冷球化退火后试样进行碳化物带状检验，研究球化退火对碳化物带状的影响。

二、检验结果和讨论

2.1轧后状态

取7炉GCr15轧后坑冷后试样，每炉取5支试样，试样经淬火（加热温度：820℃）回火（温度：150℃）热处理后，研磨、抛光、深腐蚀后检验碳化物带状，按照GB/T18254-2002标准评级，检验结果见表1。

2.2退火状态

取7炉GCr15轧后穿水坑冷后球化退火试样，每炉取5支試样，试样经淬火（加热温度：820℃）回火（温度：150℃）热处理后，研磨、抛光、深腐蚀后检验碳化物带状，按照GB/T18254-2002标准评级，检验结果见表2。

2.3讨论

根据表1、表2的检验结果可以看出球化退火后，碳化物带状加重了0.86级，同时轧后状态的碳化物颗粒细小，球化退火后碳化物颗粒粗大，见照片1、2。

GCr15的Ac1点是760℃（见表3），轧后状态的试样淬火加热温度：820℃，一般淬火加热时间是30分钟左右，组织状态处于渗碳体与奥氏体的两项区，由于保温时间较短，过剩的碳化物绝大部分都固溶在基体中，只有少量的碳化物析出，碳化物自然就会细小分散，级别较低。轧后组织在球化退火处理时，球化温度为780℃，组织状态处于渗碳体与奥氏体的两项区，保温时间大约为15小时，碳化物充分析出，组织为铁素体与碳化物颗粒，同时在球化退火的保温阶段碳化物质点以“吞并”细小质点的方式长大，并在降温阶段作为核心继续聚集长大，在高浓度带中得到粗大的、聚集在一起的碳化物颗粒。试样在820℃淬火加热时，部分碳化物颗粒溶于奥氏体中，所以球化退火后的带状组织级别较高，碳化物颗粒较粗大。

GCr15的相变温度

三、结论

碳化物带状是钢液在凝固过程中形成的结晶偏析，造成碳高低浓度不同的偏析带，轧制延伸后，由于冷速较快，过剩的碳化物绝大部分都固溶在基体中，碳化物自然就会细小分散，级别较低。所以，轧后穿水冷却钢材的带状级别比低温终轧空冷钢材低，球化退火钢材的带状级别比轧后冷却钢材的带状级别高。