[发明专利]大尺寸GCr15钢的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金属加工领域，尤其是钢材热处理技术领域，具体为一种中合金工具钢的热加工方法。

背景技术

GCr15钢是一种耐磨轴承钢，也可以作为工具钢和冷作模具钢使用。作为一种耐磨材料，要求材料表面有着高的硬度。

对于普通的GCr15钢，当尺寸较小时，如小于截面宽度为20mm的材料，在淬火和回火后，要确保硬度在HRC58以上是非常容易实现的；当截面尺寸大于20mm时，按普通淬火工艺，就难以实现产品高合格率的要求下得到HRC58以上的硬度。随着硬度的下降，材料的耐磨性能必然下降，通常解决这个问题的方法是在GCr15钢中增加能提高材料淬透性的元素，但这会使材料成本增加。

鉴于GCr15钢是一种得到大量应用的合金钢，在不增加材料加工成本的基础上探讨一种新的这种材料的热加工工艺提高这种材料的性能是有意义的。GCr15钢的常规淬火工艺是在油中进行淬火，由于油的导热能力较差，所以在材料尺寸变大以后，材料的淬透性一般会下降。

如果对GCr15钢先进行水淬，在表层淬透后再及时进行油淬，则在获得表面高硬度的同时又降低淬火的应力，获得预定的表层耐磨性能。中间所加水淬工艺的成本极低，因为水可以反复使用且热处理车间都有水淬工序。这种双液淬火在热处理工艺中对GCr15钢还未见应用报道和专利。通过这一工艺可以提高大尺寸GCr15钢的使用性能。

发明内容

本发明提供一种具有高硬度及高耐磨性能GCr15轴承钢的热处理工艺。

这种热处理工艺采用了双液淬火的方法，通过在GCr15钢的热处理淬火过程中，先用导热性好的水介质对材料进行先期淬火，在表层淬硬后再进行油淬，以完成最后的淬火工艺，然后回火。本发明可使大尺寸GCr15钢的表层达到高硬度，相对现行工艺，提高了这种材料的耐磨性能。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为，大尺寸GCr15钢的热处理工艺,包括具体如下步骤：

a）将大尺寸的GCr15钢加热到835～850℃，保温30～60分钟；优选的，将大尺寸的GCr15钢涂上碳粉或者用木炭覆盖后加热到835～850℃并保温35～45分钟；优选的，将大尺寸的GCr15钢加热到840℃；所述的大尺寸GCr15钢直径为20～150mm，优选为20～100mm；

b）进行水淬，水温为20～60℃；

c）当产品表面的颜色变暗，红色完全消失时，立即将产品从水中提出进行油淬，油温为20～60℃，直至GCr15钢的温度不高于油温。

d）淬火后将产品进行回火，优选的，回火条件为：在170～200℃下保持1.5～3小时，更优选的，在180℃下保持2小时。

由于水的淬透性要优于油，所以先期进行水淬，可以获得GCr15钢表面优异的淬硬性，在表面淬硬后然后赶快进行油淬，油的淬硬性小于水，但油淬导致的材料内部应力也将小于水淬。水淬加油淬可以充分利用水和油这两种介质的淬火特性，实现产品完好条件下的表面硬度要求。

结果显示，经过本发明双液淬火的热工艺处理的大尺寸GCr15钢具有良好的微观组织和良好力学性能，钢硬度和耐磨性能都有了很大的提高。该工艺成本低易实现，可大幅度提高大尺寸GCr15钢（冷作模具钢、轴承钢或工具钢）的使用性能。

具体实施方式

下面通过实例对本发明进一步说明，其目的在于更好地理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。

实施例1

a）将直径为60mm的GCr15钢表面涂上碳粉装入电炉，或将GCr15钢装入电炉后用木炭覆盖。

b）将电炉加热至840℃，并保温40分钟；保温后，置于20～50℃的水中，对GCr15钢进行水淬。

c）观察水淬过程中钢的颜色变化，在钢表面颜色变暗，红色完全消失时，迅速将产品从水池中取出，置于20～40℃的油中进行油淬，直至GCr15钢的温度不高于油温。

d）淬火后将试样后迅速进行回火，回火温度为180℃,回火时间2小时。

对产品进行取样，进行硬度，耐磨性能等测定。其测试结果见表1所示

实施例2

a）将直径为60mm的GCr15钢表面涂上碳粉装入电炉，或将GCr15钢装入电炉后用木炭覆盖，

b）将电炉加热至840℃，并保温40分钟；保温后，置于20～50℃的水中对GCr15钢进行水淬。

c）观察水淬过程中钢的颜色变化，在钢表面颜色变暗，红色完全消失时，迅速将产品从水池中取出，置于20～40℃的油中进行油淬，直至GCr15钢的温度不高于油温。