温度和冷却速度对PGCr15轴承钢球化质量的影响.doc

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1、温度和冷却速度对PGCr15轴承钢球化质量的影响董立岩EffectofTemperatureandCoolingRateonSpheroidizingStructureofBearingSteelPGCr15DongLiyan(HeatTreatmentplant,DalianIronandSteelGroupCoLtd,Dalian116031)▲　　几年来，热处理分厂的电加热辊底炉共处理了几万吨轴承钢，其组织和硬度的一次合格率为100%。高质量的退火组织的获得是基于先进的热处理设备和合理的工艺制度。本文通

2、过实验，观察了不同温度、不同冷却速度对轴承钢球化组织的影响，并应用球化原理阐述了产生这种变化的原因。1　退火设备简介1.1　辊底炉的主要结构　　热处理分厂的电加热式辊底炉是从西德纳塞尔炉子公司引进的先进技术，由双方合作设计、制造的，可用于特殊钢的正火和退火。　　辊底炉的主体结构如图1所示。图1　电加热辊底连续退火炉结构示意图Fig.1　Sketchofelectricheatingcontinuousrollerhearthannealingfurnace1.2　退火工艺过程　　钢材吊至进料台架上，快速进入前

3、真空锁气室(抽真空至50Pa,充保护气至室内压力200～400Pa)，以正常速度进入炉子加热段；加热段分为9个控制区(按钢种退火要求设定每个区的温度)，钢料在加热段内完成加热、保温、控制冷却后进入快冷段及冷却段；钢料被冷却到160℃以下，进入已抽真空并有保护气体的后真空锁气室内并快速至出料台架，横移落入收集槽中。2　球化退火工艺　　GCr15钢的Ac1为735～765℃，Acm为900℃；760℃是球化退火温度的下限，奥氏体晶粒内微区域成分均匀化温度为840～850℃，即加热温度的上限。虽然在此温度范围内都可

4、以得到粒状珠光体，但颗粒的形状、细密有很大差别，即组织的级别有很大不同。要想得到最佳组织及适中的硬度值，每一个设备均有它的最佳退火温度。热处理分厂辊底式退火炉的最佳温度为800～820℃，退火组织2.0级及2.5级占99%，退火硬度全部合格且很均匀(平均HB196)。　　图2为800℃时退火温度跟踪曲线与设定值曲线的比较。从图2可见，虽然辊底炉退火工艺温度是分区设定的，且各区域之间都有20～30℃左右的温差，但从炉温跟踪曲线可以看出：实际炉温变化是连续的，即炉料的温度变化是连续而平缓的。每批钢材通过9个区后即

5、完成了加热、保温、控制冷却这一普通球化退火过程。图2　辊底式退火炉温度跟踪曲线与设定值比较Fig.2　Comparisonoffixedandrealmeasuredtemperatureinrollerhearthannealingfurnace3　影响球化质量的因素3.1　温度对PGCr15球化质量的影响　　本实验对PGCr15Φ25mm轧材在730℃，760℃，820℃，850℃，880℃(辊速3m/h)不同温度下的组织和硬度进行了观察、对比，实验温度和检验结果见表1，相应的金相组织见图3。表1　温度对

6、PGCr15球化组织和硬度的影响Table1　EffectoftemperatureonspheroidizingstructureandhardnessofbearingsteelPGCr15料号退火温度/℃辊速/m.h-1球化组织/级硬度(HB)硬度(HB)平均值1区2区3区4区5区6区7区8区9区17307307307307106906706506303＜1.0231，229×3,225228276076076076075072069066064031.5～2202×2,204,203,20120238

7、2082081078075073071069066032.5～3.0188×3,193,195190485085084081078075072069066035.5201，202，204，207×220458808808608308007707407106803＞6217，223220图3　不同温度退火时的PGCr15钢球化组织　×500(a)1号730℃＜1.0级；(b)3号820℃2.5级；(c)4号850℃5.5级Fig.3　Structureofbearingsteelspheroidizingann

8、ealingatdifferenttemperature，×500a-730℃,b-820℃;c-850℃　　730℃退火，温度过低，部分原始片状珠光体未能完全溶于奥氏体，在冷却过程中使部分碳化物沿原珠光体片的方向析出，由于温度过低，已析出的碳化物来不及聚集长大，因而获得具有轧材特点的细片状珠光体(照片上的黑团)和细粒状混合物，对照YB9-68标准，评为＜1.0级的不合格组织，即欠热组织(图3a)，