[发明专利]G55SiMoV轴承钢等温淬火方法

说明书

技术领域：

本发明属于金属材料热处理领域，涉及轴承钢淬火工艺，尤其涉及一种G55SiMoV轴承钢贝氏体等温淬火工艺。

背景技术：

目前国产轧机轴承多采用铬轴承钢GCr15及GCr15SiMn，采用常规马氏体淬火加低温回火工艺，步骤为：

淬火加热温度为850±5℃奥氏体化20分钟后以两种方法冷却：(1)直接淬入25℃(室温)的锭子油中，继以160℃回火2小时；(2)分别淬入温度为160℃、200℃、220℃和240℃的等温槽中，等温停留时间分别为10分、30分、60分和90分钟，然后冷却至室温、继以在160℃，各回火2小时。

该种工艺使工件在从Ms温度冷却到等温温度的过程中发生部分过冷奥氏体转变为变温马氏体，且随等温温度的下降而增多，到达等温温度后并作等温停留时由于未转变的过冷奥氏体呈热稳定化，以及在变温马氏体形成时，与马氏体向邻近的过冷奥氏体由于相变的体积效应及协作变形，与相邻马氏体之间丧失了共格关系或在马氏体界面推移方向上导入高密度位错，这种情况都足以导致变温马氏体在等温过程中停止长大，且轧件的显微组织为马氏体、贝氏体和残留奥氏体的的混合组织，性能存在缺陷。

55SiMoV钢是近年来发展起来的一种新型轴承钢种，越来越广泛的应用于冶金制造、矿山、石油、铁路等行业中承受大冲击符合的轴承。该钢种与国内常用轴承钢相比，该钢种不含铬，含碳量相对较低，晶体组织内碳化物含量少且弥散分布，淬火后组织均匀，具有较高的综合力学性能，耐冲击性能好，Mo和V的加入可以细化晶粒，替代C、Cr对硬度和疲劳强度的作用，具有热处理工艺简单、组织均匀性好、制造成本低的特点。

目前55SiMoV钢的热处理工艺及其与组织、性能的关系尚缺乏系统研究，轴承生产中多采用常规淬火加低温回火工艺，因此使用过程中经常出现早期断裂现象，影响其性能的充分发挥。

发明内容：

本发明的目的，是针对现有技术的不足，提供一种G55SiMoV轴承钢等温淬火方法，发挥G55SiMoV轴承钢的性能优势。

一种G55SiMoV轴承钢等温淬火方法，其特征在于，G55SiMoV轴承钢贝氏体等温淬火，淬火组织为贝氏体/马氏体混合组织。

一种G55SiMoV轴承钢等温淬火方法，依次包括下列步骤：

1)试样在奥氏体化温度890～920℃时保温20～30min；

2)在KNO₃+NaNO₂介质中淬火，

3)降温，在温度降至270～290℃时，等温，等温时间15～45min。

4)逐渐冷却，最后在170～190℃回火保温1～2h；G55SiMoV钢获得下贝氏体/马氏体混合组织，下贝氏体含量在15％～25％。

KNO₃+NaNO₂在中高温有较强的冷却能力，作为本次试验的淬火介质。优选的，淬火介质中加入2～6％的H₂O，更优选的，淬火介质的配比为：KNO₃45～50％，NaNO₂45～50％，H₂O2～6％。所述百分比均为重量比。

优选的，步骤1)中，试样在奥氏体化温度900～910℃时保温23～28min；

优选的，步骤3)中，在温度降至275～285℃时，等温30～45min。

优选的，步骤4)中，在180℃回火保温1.5h。

本发明的有益效果是：

通过实验证明该工艺使工件变形小、尺寸稳定性好、表面呈压应力状态、不易产生磨削裂纹、冲击韧性与断裂韧性高等优点，使钢材性能得到较大提高。

与马氏体淬火工艺相比，G55SiMoV轴承钢按最佳工艺规范等温淬火后力学性能全面提高。具体指标为：淬火硬度基本相同；冲击韧度a_K值提高一倍以上，最高可达135％；同样条件下磨损失重量降低超过20％，耐磨性能提高20％以上；断裂韧性K_IC值提高24.76％。

本研究给出的G55SiMoV轴承钢贝氏体等温淬火最佳工艺规范有一定适用范围。轴承在不同使用条件下的性能要求，通过此次研究确定了55SiMoV轴承钢贝氏体等温淬火工艺和参数，优化了处理工艺，使其适用批量生产。