[发明专利]一种GCr15型轴承钢的热处理工艺

说明书

本发明公开了一种GCr15型轴承钢的热处理工艺，涉及机械零件热处理技术领域，包括以下步骤：1)预先热处理；2)碳氮共渗；3)球化退火；4)正火；5)三段淬火；6)高温回火。本发明的热处理工艺能够改善轴承钢碳化物分布状态，提高其结构力学强度、表面硬度、接触疲劳以及耐磨损性能，适宜推广应用。

技术领域

本发明涉及机械零件热处理技术领域，具体涉及一种GCr15型轴承钢的热处理工艺。

背景技术

GCr15型轴承钢热处理工艺中常出现的问题是退火速度过快，导致轴承钢的脆硬性较强，在制作成轴承后，由于轴长期旋转运动，使轴承所承担的不只是只有轴向力，还有一部分径向力，该径向力与轴承发生撞击，轴承在使用一段时间后会有断裂的状况发生。又由于轴承钢热处理过程中，只经历一次淬火和低温回火，使轴承钢的强度、硬度、耐磨性与抗疲劳性能均相对较差，为此我们提出了一种轴承钢热处理工艺。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种GCr15型轴承钢的热处理工艺，该种热处理工艺能够改善轴承钢碳化物分布状态，提高其结构力学强度、表面硬度、接触疲劳以及耐磨损性能，适宜推广应用。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：

一种GCr15型轴承钢的热处理工艺，按照以下步骤进行：

(1)预先热处理：将轴承钢工件置于真空高温炉中均匀化预热处理2.6-3.5h；

(2)碳氮共渗：将轴承钢工件升温至780-820℃进行碳氮共渗处理，在强渗阶段碳势控制为1.10-1.25％，在扩散阶段碳势控制为1.30-1.45％；之后降温至700-750℃进行保温，保温阶段碳势控制在1.10-1.20％；

(3)球化退火：对轴承钢工件采用等温球化退火工艺，球化加热温度为720-780℃，保温时间为1.5-2h，退火前加热至840-880℃，保温40-50min；

(4)正火：将轴承钢工件透热后保温1.5-2h，水雾冷至60-80℃；

(5)三段淬火：将轴承钢工件输送至淬火炉中进行淬火处理，分为加热一段、加热二段以及均热段，淬火完毕后出淬火炉浸入温度为18-22℃的淬火液，淬火时间为60-80s；

(6)高温回火：将淬火处理后的工件输送至回火炉中在温度为330～360℃保温2.5-3.5h,继续加热进行回火；高温回火升温至650～700℃，保温4.5-5.5h后随炉空冷至室温即可。

进一步地，在步骤(1)中，所述预先热处理是将轴承钢工件以15-25℃/min的速率升温至480-560℃，并保温3.2h。

进一步地，其特征在于，在步骤(2)中，所述强渗阶段时间为1-2h；所述扩散阶段时间为25-35min；所述保温阶段时间为15-25min。

进一步地，在碳氮共渗处理中，氮源为氨气，碳源为甲醇和丙烷。

进一步地，在碳氮共渗处理中，所述甲醇和丙烷在强渗阶段通入，直至保温阶段结束时停止；所述氨气在扩散阶段开始时通入，直至保温阶段结束时停止。

进一步地，在碳氮共渗处理中，甲醇和丙烷的流量为0.8-1.2L/min，氨气的流量为1.0-2.0L/min。

进一步地，在碳氮共渗处理中，所述甲醇和丙烷的体积比为1:(2-4)。

进一步地，在步骤(5)中，所述淬火处理中加热一段的温度为780-820℃，保持时间为20-30min；加热二段的温度为840-880℃，保持时间为30-40min。

进一步地，在步骤(5)中，所述淬火液采用等温分级淬火油。