科技资讯
２０１０ ＮＯ．１８
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
工 程 技 术
浅谈高碳铬轴承钢的热处理
张卫
（沈阳职业技术学院 沈阳 １１００４５）
摘 要：高碳铬轴承钢在热处理时对碳化物、脱碳程度等项要求严格。所以钢锭在加热时要注意碳化物高温扩散及脱碳问题，为保证碳化物扩散，采用高温扩散退火以减少偏析级别，但为了降低脱碳应适当降低加热温度和缩短在高温带的停留时间；钢坯成材轧后快速冷却，以避免网状碳化物的形成，以利于后续的球化退火，满足切削加工及冷加工的要求。关键词：轴承钢 脱碳 网状碳化物 轧后冷却 球化退火中图分类号：ＴＵ７文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－３７９１（２０１０）０６（ｃ）－００５４－０１
轴承钢是用于制造滚动轴承的滚动体和套圈的钢。轴承钢应具备：高硬度、高弹性极限、高接触疲劳强度、一定的韧性、一定的淬透性、在大气的润滑剂中的耐腐蚀性能。轴承用钢按特性及应用环境划分为：高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高温轴承钢、不锈轴承钢及专用的特种轴承材料。本文以某厂生产的轴承钢为例，结合自己对轴承钢进行热处理的实践，针对高碳铬轴承钢ＧＣｒ６、ＧＣｒ１５、ＧＣｒ９、ＧＣｒ１５ＳｉＭｎ等过共析珠光体类钢的热处理工艺及轴承钢在加热时为减轻偏析的高温扩散退火、轧后冷却防止网状碳化物出现、球化退火及正火等问题谈些看法。
于破碎网状碳化物。
（５）轧后的大断面钢坯应进行缓冷，小规格钢材钢坯可以在空气中堆冷。缓冷的目的是为了消除钢中的白点缺陷，缓冷速度控制在２０℃／ｈ，冷至１００℃后空冷。
（６）钢材应进行球化退火，目的在于改善冷加工和切削加工性能。
３ 分析讨论
根据高碳铬轴承钢这些过共析珠光体类钢的工艺特点，在生产过程中应该注意的问题如下。３．１加热问题
轴承钢导热性差不能加热过快的特点在８００℃～８５０℃之间停留一个小时，主要目的是为了温度均匀，高碳铬轴承钢是属于典型的过共析珠光体类钢，含碳量高的钢类在铸锭过程中容易产生碳和铬的偏析，钢锭中心部分的碳化物以莱氏体共晶体存在，这种现象一般我们称为碳化物液析。因此这就需要我们在一定的温度下进行较长时间的高温扩散退火，那么在高温区把握的尺度应在１２１０℃～１２３０℃３个ｈ的保温时间里再适当延长大约４０ｍｉｎ到一个小时的时间，这样做的目的是为了让碳化物在高温区得到分解。
另外，含碳量高的钢种在加热的高温区，它的奥氏体晶粒容易长大，有脱碳与过热的危险，同时它又属于导热性差的一类。所以在加热过程中既要对钢烧透，又要防止脱碳和过热。所以对其钢坯进行加热时或控制加热温度或限制加热时间。３．２轧制问题
因这类钢合金含量不高，其在高温下的塑性较好，变形抗力也就较低，为避免碳化物网状析出，一般采用较大的压下量轧制。在轧制过程中主要防止网状碳化物的形成。消除网状碳化物的根本措施是控制低的终轧温度，并加快轧后冷却。这是因为终轧温度低时，奥氏体晶粒细小，加上轧后快冷，于是在奥氏体晶界没有网状碳化物
表１ 轴承钢冷锭加热工艺
１ 轴承钢特性
轴承钢分为珠光体组织和马氏体组织两类。轴承钢在控轧控冷过程中，可以阻止网状碳化物析出，获得均匀细小的珠光体组织。马氏体高温不锈轴承钢冷却裂纹敏感性大，要求缓慢冷却并及时退火。其冷锭加热工艺如表１所示。
注：若凉炉时间小于９０ｍｉｎ，等到９０ｍｉｎ后装炉；若凉炉时间大于１５０ｍｉｎ小时，在１５０ｍｉｎ装炉。
析出，整个组织为细片状的珠光体。轧后快冷可以通过喷水迅速的把钢材快速冷却至６００℃～６５０℃（可防止网状碳化物继续析出）然后冷却。因为当终轧温度高于８５０℃时，它在轧后慢冷（９００～６５０℃）这个过程内钢材易形成网状碳化物组织，在这个区域内要加速它的冷却，缩短这个区域的时间，尽量防止网状碳化物继续析出。３．３球化退火问题
良好的球化组织具有较好的切削加工性，并淬火加热时的过热倾向小，而且不易产生淬火裂纹，淬火回火后的组织和性能较均匀，有利于提高轴承的使用寿命。为了得到球化组织——在铁素体基体上分布着细小而均匀的粒状碳化物。控轧控冷是轴承钢的重要生产工艺手段，因此通过穿水轧制可达到控轧控冷的效果，通过控轧或轧后快冷消除网状碳化物，获得合适的预备组织，缩短轴承钢球化退火时间，细化碳化物，提高疲劳寿命。
４ 结语
（１）轴承钢加热时一定要注意钢锭的高温扩散退火，以减轻和改善轴承钢的液析带状问题。
（２）轴承钢加热时一定要注意脱碳问题，主要体现在这类钢保温时间不能过长而高温扩散必须延长时间的矛盾。
（３）轴承钢轧制时必须注意轧后冷却问题，以避免网状碳化物的形成，严格按照工艺要求执行，抓好过程控制。
（４）轴承钢热处理时做好球化退火，以获得合格的球化组织，需要严格按照加热工艺执行，充足的时间达到球化的目的。
２ 高碳铬轴承钢ＧＣｒ１５轧制的特点
高碳铬轴承钢ＧＣｒ６，ＧＣｒ９，ＧＣｒ１５，ＧＣｒ９ＳｉＭｎ，等都属于过共析珠光体类钢，其轧制特点可以归纳为以下几点。
（１）由于其导热性较差容易产生组织应力和热应力，加热速度不宜过快，否则容易产生裂纹，形成鸟巢裂口。
（２）这类钢在浇注后的冷却过程中易产生碳和铬的偏析，钢锭中心部分的碳化物以莱氏体共晶体存在，一般称为碳化物液析。
（３）钢坯加热温度一般要加以控制，主要是为了防止脱碳和过热。
（４）这类钢高温下的塑性较好，变形抗力较低，可采用较大的压下量轧制。终轧温度应严格控制在８００℃～８５０℃之间，以利
参考文献
［１］王廷溥．轧钢工艺学［Ｍ］．北京：冶金工
业出版社，１９８１．
［２］胡赓祥．金属工艺学［Ｍ］．上海：
上海科
学技术出版社，１９８０，１２．
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浅谈高碳铬轴承钢的热处理
张卫
（沈阳职业技术学院 沈阳 １１００４５）
摘 要：高碳铬轴承钢在热处理时对碳化物、脱碳程度等项要求严格。所以钢锭在加热时要注意碳化物高温扩散及脱碳问题，为保证碳化物扩散，采用高温扩散退火以减少偏析级别，但为了降低脱碳应适当降低加热温度和缩短在高温带的停留时间；钢坯成材轧后快速冷却，以避免网状碳化物的形成，以利于后续的球化退火，满足切削加工及冷加工的要求。关键词：轴承钢 脱碳 网状碳化物 轧后冷却 球化退火中图分类号：ＴＵ７文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－３７９１（２０１０）０６（ｃ）－００５４－０１
轴承钢是用于制造滚动轴承的滚动体和套圈的钢。轴承钢应具备：高硬度、高弹性极限、高接触疲劳强度、一定的韧性、一定的淬透性、在大气的润滑剂中的耐腐蚀性能。轴承用钢按特性及应用环境划分为：高碳铬轴承钢、渗碳轴承钢、高温轴承钢、不锈轴承钢及专用的特种轴承材料。本文以某厂生产的轴承钢为例，结合自己对轴承钢进行热处理的实践，针对高碳铬轴承钢ＧＣｒ６、ＧＣｒ１５、ＧＣｒ９、ＧＣｒ１５ＳｉＭｎ等过共析珠光体类钢的热处理工艺及轴承钢在加热时为减轻偏析的高温扩散退火、轧后冷却防止网状碳化物出现、球化退火及正火等问题谈些看法。
于破碎网状碳化物。
（５）轧后的大断面钢坯应进行缓冷，小规格钢材钢坯可以在空气中堆冷。缓冷的目的是为了消除钢中的白点缺陷，缓冷速度控制在２０℃／ｈ，冷至１００℃后空冷。
（６）钢材应进行球化退火，目的在于改善冷加工和切削加工性能。
３ 分析讨论
根据高碳铬轴承钢这些过共析珠光体类钢的工艺特点，在生产过程中应该注意的问题如下。３．１加热问题
轴承钢导热性差不能加热过快的特点在８００℃～８５０℃之间停留一个小时，主要目的是为了温度均匀，高碳铬轴承钢是属于典型的过共析珠光体类钢，含碳量高的钢类在铸锭过程中容易产生碳和铬的偏析，钢锭中心部分的碳化物以莱氏体共晶体存在，这种现象一般我们称为碳化物液析。因此这就需要我们在一定的温度下进行较长时间的高温扩散退火，那么在高温区把握的尺度应在１２１０℃～１２３０℃３个ｈ的保温时间里再适当延长大约４０ｍｉｎ到一个小时的时间，这样做的目的是为了让碳化物在高温区得到分解。
另外，含碳量高的钢种在加热的高温区，它的奥氏体晶粒容易长大，有脱碳与过热的危险，同时它又属于导热性差的一类。所以在加热过程中既要对钢烧透，又要防止脱碳和过热。所以对其钢坯进行加热时或控制加热温度或限制加热时间。３．２轧制问题
因这类钢合金含量不高，其在高温下的塑性较好，变形抗力也就较低，为避免碳化物网状析出，一般采用较大的压下量轧制。在轧制过程中主要防止网状碳化物的形成。消除网状碳化物的根本措施是控制低的终轧温度，并加快轧后冷却。这是因为终轧温度低时，奥氏体晶粒细小，加上轧后快冷，于是在奥氏体晶界没有网状碳化物
表１ 轴承钢冷锭加热工艺
１ 轴承钢特性
轴承钢分为珠光体组织和马氏体组织两类。轴承钢在控轧控冷过程中，可以阻止网状碳化物析出，获得均匀细小的珠光体组织。马氏体高温不锈轴承钢冷却裂纹敏感性大，要求缓慢冷却并及时退火。其冷锭加热工艺如表１所示。
注：若凉炉时间小于９０ｍｉｎ，等到９０ｍｉｎ后装炉；若凉炉时间大于１５０ｍｉｎ小时，在１５０ｍｉｎ装炉。
析出，整个组织为细片状的珠光体。轧后快冷可以通过喷水迅速的把钢材快速冷却至６００℃～６５０℃（可防止网状碳化物继续析出）然后冷却。因为当终轧温度高于８５０℃时，它在轧后慢冷（９００～６５０℃）这个过程内钢材易形成网状碳化物组织，在这个区域内要加速它的冷却，缩短这个区域的时间，尽量防止网状碳化物继续析出。３．３球化退火问题
良好的球化组织具有较好的切削加工性，并淬火加热时的过热倾向小，而且不易产生淬火裂纹，淬火回火后的组织和性能较均匀，有利于提高轴承的使用寿命。为了得到球化组织——在铁素体基体上分布着细小而均匀的粒状碳化物。控轧控冷是轴承钢的重要生产工艺手段，因此通过穿水轧制可达到控轧控冷的效果，通过控轧或轧后快冷消除网状碳化物，获得合适的预备组织，缩短轴承钢球化退火时间，细化碳化物，提高疲劳寿命。
４ 结语
（１）轴承钢加热时一定要注意钢锭的高温扩散退火，以减轻和改善轴承钢的液析带状问题。
（２）轴承钢加热时一定要注意脱碳问题，主要体现在这类钢保温时间不能过长而高温扩散必须延长时间的矛盾。
（３）轴承钢轧制时必须注意轧后冷却问题，以避免网状碳化物的形成，严格按照工艺要求执行，抓好过程控制。
（４）轴承钢热处理时做好球化退火，以获得合格的球化组织，需要严格按照加热工艺执行，充足的时间达到球化的目的。
２ 高碳铬轴承钢ＧＣｒ１５轧制的特点
高碳铬轴承钢ＧＣｒ６，ＧＣｒ９，ＧＣｒ１５，ＧＣｒ９ＳｉＭｎ，等都属于过共析珠光体类钢，其轧制特点可以归纳为以下几点。
（１）由于其导热性较差容易产生组织应力和热应力，加热速度不宜过快，否则容易产生裂纹，形成鸟巢裂口。
（２）这类钢在浇注后的冷却过程中易产生碳和铬的偏析，钢锭中心部分的碳化物以莱氏体共晶体存在，一般称为碳化物液析。
（３）钢坯加热温度一般要加以控制，主要是为了防止脱碳和过热。
（４）这类钢高温下的塑性较好，变形抗力较低，可采用较大的压下量轧制。终轧温度应严格控制在８００℃～８５０℃之间，以利
参考文献
［１］王廷溥．轧钢工艺学［Ｍ］．北京：冶金工
业出版社，１９８１．
［２］胡赓祥．金属工艺学［Ｍ］．上海：
上海科
学技术出版社，１９８０，１２．
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