專利名稱:高碳低合金鋼高溫形變球化退火工藝的制作方法
本發(fā)明是屬于機械零件制造中高碳低合金鋼高溫形變球化退火工藝方法，主要用于GCr15鋼。
眾所周知，鋼的形變熱處理方法是使壓力加工與熱處理密切結合，同時利用形變強化及相變強化的綜合工藝，從而有效地發(fā)揮金屬強韌性，提高產品零件質量，并達到節(jié)約能源、節(jié)約材料、消除環(huán)境污染、縮短生產周期等效果。但是目前這種工藝方法在國內外生產實踐中還存在不少困難，許多問題尚停留在實驗室摸索階段。已知的工藝方法也有諸種不完善之處。例如日本淺田千牧等提出的采用加熱溫度為780℃，接著在720℃時把鍛造和退火合二為一來完成，因溫度范圍狹窄，實際生產中難于實現，更主要的是變形時溫度較低，零件變形抗力較大，生產較小零件需要較大的鍛壓設備，較大尺寸零件的生產存在困難，難于推廣。(見淺田千秋〔熱處理〕1973年VO·13·№1 24～27)。
蘇聯М·И·Синельнико在1979年研究的工藝方法，把軸承鋼加熱到1100℃時連續(xù)冷卻到750℃進行形變，然后再升溫到7780℃進行完全球化退火，這種工藝雖然利用了鍛造余熱，但仍需兩次加熱，且需要復雜的冷卻設備和連續(xù)式退火爐，工藝較為復雜，未見軸承生產中大量應用。(見М·И·СинельнΝко〔
〕1974·№4 303～305)。
為提高奧氏體形核率，有的研究者提出采用激光束和電子束快速加熱，這種方法設備復雜，投資大，生產中應用有困難。(見Drlich J第15屆國際熱處理論文集和Crange·R·A《Met·TRans》V·2〈1971〉65)。
本發(fā)明的目的是采用普通設備快速高溫加熱，在高碳低合金鋼中奧氏體尚不均勻，碳化物還未溶解時立即進行形變，把形變強化和相變強化有機結合起來，使奧氏體和碳化物雙細化，并使碳化物園正度改善從而提高產品使用壽命和可靠性，并達到擴大零件加工范圍、節(jié)能、節(jié)材、縮短生產周期、消除環(huán)境污染、改善勞動條件的效果。
本發(fā)明的工藝流程可參看附圖A。該工藝采用中頻感應加熱爐快速加熱到800～1000℃時立即進行下料、鍛造、等溫處理三道工藝僅需一次加熱即完成。
工藝路線見附圖B。采用中頻感應加熱爐快速加熱到Ac1-Ac3以上的某一個溫度范圍(利用相變滯后于溫升的原理，被迅速加熱到高溫的鋼材已經變軟，有利于形變成型)，這時加熱溫度超過兩相區(qū)溫度，熱軋鋼中的奧氏體、片狀珠光體、殘余碳化物網轉變?yōu)椴痪鶆虻膴W氏體、碳化物仍未溶完，形變時奧氏體內部要發(fā)生“多邊化”現象，即奧氏體內部的位錯結構因受應力應變作用發(fā)生攀移、堆砌，使形變前分散在晶粒內部雜亂排列的位錯基本消失，出現大量呈規(guī)則排列的位錯“墻”網組織，也就是說奧氏體形變后晶粒內將形成亞晶界結構。
奧氏體內因形變生成的大量亞晶界對高碳低合金鋼碳化物的球化具有十分重要的意義，因為碳化物的球化有一個成核、生成過程，可是由于碳化物的相與奧氏體基本相的不親合性，所以未形變高碳低合金鋼在兩相區(qū)冷卻時碳化物只能在奧氏體晶界(晶格缺陷部位)上形核析出，要在晶格結構完整的奧氏體晶粒內部產生碳化物核心是不可能的。經過本工藝形成的高碳低合金鋼奧氏體晶粒內部形成大量亞晶界，這些亞結構就是碳化物質點的新形核位置，所以本工藝形變?yōu)楦咛嫉秃辖痄撎蓟锴蚧珊松L過程創(chuàng)造了有利條件。
對形變的高碳低合金鋼另件來說，要得到符合相應標準要求的球狀珠光體組織，還有待以下二個組織變化，一是形變時析出的大量碳化物質點需要通過聚集長大方式生成粒狀碳化物，二是亞穩(wěn)形變奧氏體完成A-P轉變形成粒狀珠光體組織。這兩個變化需在680～720℃等溫2～3小時處理過程中完成。
等溫以后究竟是采用立即出爐或是在爐內隨爐降溫后再出爐，應根據生產條件而定，不論哪種方式，對退火組織影響都不明顯，但對硬度影響是顯著的，因此盡量緩冷為好。
本工藝屬于形變熱處理范疇，但跟其他以強化為目標的形變熱處理有區(qū)別，其主要目的不是為了得到強韌化性能，而是利用形變來誘發(fā)奧氏體的“多邊化”以增加粒狀碳化物的核心數目，并利用等溫來完成形變奧氏體轉變成粒狀珠光體，從而促進和加速高碳低合金鋼碳化物的球化進程。
本發(fā)明采用一般中頻爐加熱坯料，速度快(僅需2～3分鐘)，產品碳化物和奧氏體晶粒明顯細化，從而提高了產品使用可靠性和壽命，下料、鍛造、等溫處理三道工序僅需一次加熱，節(jié)約能源明顯，防止過燒現象，節(jié)約鋼材，對縮短生產周期、減少環(huán)境污染、改善勞動條件均有明顯效果。與國內外較先進的中溫擠壓工藝相比，該工藝具有加工零件尺寸范圍大、設備簡單、毛坯硬度低而利于機加工、可直接用熱軋材而不需用熱軋退火材，成本低、雙細化明顯等優(yōu)點，該發(fā)明與現行工藝比較降低能耗2/3以上，提高材料利用率8～10%。
圖A為本發(fā)明工藝路線圖。圖B為本發(fā)明用于軸承圈套生產工藝流程圖。圖C是本發(fā)明工藝與現行工藝生產試樣實測奧氏體晶粒度系相對比圖。其中1是國內現行鍛造退火工藝試樣的奧氏體晶粒度苦味酸飽和水溶液浸蝕×500。2是高溫形變球化退火工藝試樣的奧氏體晶粒度苦味酸飽和水溶液浸蝕×500。
以下就本發(fā)明實施例作一說明。
云南軸承廠采用100KW可控硅中頻感應爐加熱爐體配有“WHF”和“WHJ”型紅外線數字顯示溫度計測溫控溫裝置，加熱溫度為800-1000℃，加熱時間為2-3分鐘，形變后立即進入等溫爐，爐溫700-720℃，時間3小時，出爐溫度低于600℃。工藝流程線上裝有相應的鍛壓設備和工裝模具機構，配有自制的35KW等溫地爐兩個。工藝流程詳見附圖B。
坯料加熱后應立即下料、鍛造、等溫處理使三道工藝并為一次來完成。
用北京鋼廠生產的GCr15熱軋未退火軸承鋼生產204、205、206、207、305、306、700106等軸承套圈，每班由檢查人員抽4件套圈測試硬度和檢查金相組織，共1200件，硬度和金相組織均達到滾動軸承鋼熱檢標準JB1255-81規(guī)定，以下是有關試驗實測數據對比表。
在各種條件完全相同下進行壽命對比試驗如下
實測能耗及原材料利用率指標對比如下高溫形變球化退火工藝與國外退火耗電比較表
高溫形變球化退火工藝材料利用比國內現行鍛造-退火工藝提高材料利用率8～10%。
碳化物粒子尺寸測定結果
權利要求
1.一種高碳低合金鋼主要是GCr15鋼高溫形變球化退火工藝方法，是將坯材加熱至溫度Acl-Acm以上，進行下料，鍛造、等溫處理，其特征在于用中頻感應爐快速加熱至800～1000℃，在碳化物尚未溶解、奧氏體尚未均勻化時進行兩相區(qū)形變，一次加熱完成下料，鍛造、等溫處理三道工序。
2.根據權利要求
1所述工藝方法，其特征在于加熱時間在3分鐘以內。
3.根據權利要求
1所述工藝方法，其特征在于形變后立即進入等溫爐，爐溫700～720℃，時間3小時，出爐溫度應低于600℃。
4.根據權利要求
1所述工藝方法，其特征在于采用中頻感應電爐快速加熱，必須使用較準確測溫和控制裝置。
5.根據權利要求
1所述新工藝方法，其特征在于雖然加熱溫度高，但時間短，難于消除網狀碳化物，因此所用熱軋未退火鋼材網狀碳化物不得大于三級。
專利摘要
一種高碳低合金鋼高溫形變球化退火工藝方法，主要用于GCr
文檔編號C21D8/00GK85101950SQ85101950
公開日1986年8月27日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者凌發(fā)榮 申請人:云南軸承廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan