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新型国外轴承钢热处理技术

在高洁净度冶炼技术的基础上,通过特殊热处理不仅可以细化晶粒,也可以细化碳化物,改善碳化物分布。这样既可以提高强度和硬度,又可以提高轴承的接触疲劳寿命不小于3倍。晶粒细化热处理后,GCr15轴承钢的基体组织从约15μm细化到约5μm的水平。目前我国对奥氏体化工艺对轴承钢组织结构及性能影响的研究不是特别深入,有必要深入开展热处理工艺对轴承钢接触疲劳寿命影响的研究,形成轴承钢的特殊热处理技术。


  从常规马氏体淬火后的组织中残余奥氏体的含量一般为6%-15%,残余奥氏体为软的亚稳定相,在一定的条件下(如回火、自然时效或零件的使用过程中),其失稳发生分解为马氏体或贝氏体,导致零件的硬度提高,韧性下降,尺寸发生变化而影响零件的尺寸精度甚至正常工作。对尺寸精度要求较高的轴承零件,一般希望残余奥氏体越少越好,如淬火后进行补充水冷或深冷处理,采用较高温度回火等。但残余奥氏体可提高韧性和裂纹扩展抗力,一定的条件下,工件表层的残余奥氏体还可降低接触应力集中,提高轴承的接触疲劳寿命,这种情况下在工艺和材料的成分上采取一定的措施来保留一定量的残余奥氏体含量并提高其稳定性。目前国外成功开发了得到表面超高奥氏体含量热处理技术,将轴承钢的疲劳寿命最高提高了10倍,如图1和图2所示。



图1 轴承钢表面奥氏体含量与硬度的关系



图2 热处理后表面奥氏体量对轴承钢接触疲劳寿命的影响


  高碳铬轴承钢一般是整体淬硬,淬后残余应力为表面拉应力状态,易造成淬火裂纹、降低轴承的使用性能。通过对其进行渗碳、渗氮或碳氮共渗,提高表层的碳、氮含量,降低表面层的Ms点,在淬火过程中表面层发生转变而形成表面压应力,提高耐磨性及滚动接触疲劳性能。最近的研究还表明:高碳铬轴承钢经渗碳或碳氮共渗后还可提高轴承在污染条件下的接触疲劳寿命。一般在淬火加热时,通过控制气氛的碳(氮)势,可达到以上目的。但如果对高碳铬轴承钢进行超常渗碳(碳势)2%,则必须加大加工余量,去除渗碳淬火后表层粗大碳化物。


章来源:世界金属导报、金属加工

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