GCr15轴承钢的球化退火组织鉴别

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1、GCr15轴承钢的球化退火组织鉴别摘要：探讨了原始组织正常的热轧GCr15钢经球化退火后的组织特征及其评级问题。针对生产实际及检验中出现的问题，制定球化退火工艺，找出工艺与球化组织形态特征的对应关系，以便较正确地评定GCr15钢的球化退火组织级别。关键词：轴承钢；退火组织；冷却速度1问题的提出轴承钢的球化退火组织检验，是考核轴承钢生产质量的一个重要的指标，其球化组织级别的评定，既影响着球化组织的合格率，也决定着能否为不合格产品提供可靠返修依据的问题。由于各冶金厂及用户对标准图片的理解不同，以及退火工艺和生产设备的差别，使人们对球化组织的评

2、级存在不同的看法。本试验希望通过不同的退火工艺与球化组织形态特征的对应，比较正确地评定GCr15钢球化组织级别，以期达到使级别结果能准确反映生产实际的目的。因生产中的轧后组织不易出现较严重的带状碳化物和网状碳化物，故试验仅就原始组织正常的热轧GCr15钢进行分析讨论，提出我们的看法。2试验材料及方法2.1试验材料及设备试验用料取自轧态的Φ45mm的GCr15钢，用砂轮切片机切成厚10～20mm的试片，取其横截面的1/4留作试验。其化学成分列于表1。试验用设备为SRJX-8-13型箱式电阻炉，温度用M6809型微机控制。控温精度士50C，用

3、Neophot-2型金相显微镜观察组织和拍照。2.2热处理方法本试验基本依照车间生产的综合式，采用箱式电炉加热，工艺曲线见图1～8。3试验结果GCr15钢经上述球化退火处理后的组织形态特征和评定级别列于表2。4分析与讨论4.1奥氏体化温度及保温时间的影响由试验可见，试样在740℃这一退火工艺加热时，尚属欠热状态，尽管有较长的保温时间，原始的片状珠光体却不能完全溶解，所以不可能得到合格的球化组织，为<1.0级的低级别组织特征，见图9。其基体珠光体多以片状形式出现，呈棒锤形珠光体。正确的加热温度(790℃)，是获得理想球化组织的关键。在此温度

4、下，无论是以<20℃/h的速度冷却，还是以50℃/h的速度冷却，都不影响获得合格的球化组织，见图10，图11。按图3工艺球化退火，得到的组织是最佳的，为均匀细致的球状珠光体(图12)。因为加热到790℃之前，在770℃停滞的一段时间，可在温度不太高的条件下，出现大量二次领先相，然后再升温使领先相长大。冷却时在Ar1停留一段时间，目的是为了保证残留的奥氏体在共析转变前充分转变。如果没有770℃预先形成大量核心，或在790℃保温时间不是足够的，便只有二次碳化物的破断而难以成为球形，使其球化退火后的组织呈细颗粒状分布。本试验中按其它工艺进行球化

5、退火所得到的组织大多以其为基本特征。偏高的加热温度(830℃)，如果停滞时间不长，冷却不太快(<50℃/h)，如图4、图6工艺，也可得到合格的球化组织，球化组织中不会出现片状珠光体(图13、图14)。偏高的加热温度，如果保温时间过长(图8工艺)，其球化退火组织中便出现变形的大颗粒碳化物和少量片状珠光体。这是由于奥氏体化温度过高、时间过长，使局部地区奥氏体成分均匀化，从而决定冷却后珠光体的形态呈片状出现，表现为典型的高级别组织特征(图15)。4.2冷却速度的影响由试验结果可见，冷却速度对GCr15钢球化组织的影响受加热温度的制约。740℃加

6、热时，由于原始的片状珠光体不能完全溶解，因此，无论以何种速度冷却，球化退火组织均<1.0级；790℃加热时，冷却速度(<20℃/h和50℃/h)对球化组织无明显影响；830℃加热时，由于保温时间不长，较慢的冷却速度(≤20℃/h)和稍快的冷却速度(50℃/h)都可能得到合格的球化组织。应当指出的是：虽然有的冷却速度(50℃/h)仍能得到合格的球化组织，但这种球化组织并非优良，由于冷却速度影响球化组织的分散度，冷速快则碳化物分散度大，导致局部地区碳化物密集，其球化效果不如≤200C/h速度冷却时好，所以，控制缓冷还是必要的。当加热温度830

7、℃，冷却速度80℃/h时，粒状珠光体和细片状珠光体成为其组织特征(图16)。这种组织在评定高低级别时，能否确定为高级别呢?为此，我们在试验的最后阶段对这种偏高温度短时间保温，冷速稍快所得组织按图3工艺重新实施一次球化退火，结果得到了合格的球化组织。这种组织如果按高级别报出，需正火处理后再球化退火一次予以返修，这样不但增加了脱碳层深度，影响了生产周期，也造成了不必要的能源浪费。但这种组织也并不一定是低级别的欠热组织，考虑标准评级图的局限性，在试样已经不能合格的情况下，类似组织可按<1.0级报出。我们认为，一般由热轧态直接进行球化退火的钢，如

8、果没有典型的变形大颗粒碳化物，只是颗粒状珠光体加细片状珠光体，无论这种组织是何种条件下出现的，均可按<1.0级报出。5结论(1)碳化物呈粗大变形状态存在，并伴有片状珠光体存在的，应确认为是高级