軸承鋼中殘留奧氏體含量與熱處理關(guān)系
1.殘留奧氏體含量與熱處理關(guān)系分析
軸承鋼中殘留奧氏體的含量，對(duì)軸承的力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性有決定性的影響，與軸承材料的抗拉強(qiáng)度、沖擊韌性，和疲勞強(qiáng)度存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
軸承套圈在油中冷卻后，是直接進(jìn)行回火處理，還是淬火后繼續(xù)進(jìn)行冷卻，再回火處理，對(duì)軸承套圈的硬度、金相組織都有較大影響。
眾所周知，馬氏體的轉(zhuǎn)變是在Ms-Mz點(diǎn)完成的。由于鉻軸承鋼（Gcr15）的Mz點(diǎn)是處在較低的溫度，如果按正常熱處理工藝（淬火+低溫回火）處理，則淬火后的殘留奧氏體含量較高，一般殘留奧氏體在15%以上，殘留奧氏體在低溫回火時(shí)，也不易分解。因此，對(duì)尺寸穩(wěn)定性要求較高的精密軸承來(lái)說(shuō)是不利的。
低溫下（低于室溫）殘留奧氏體是不穩(wěn)定成分，但由于奧氏體在低溫下等溫轉(zhuǎn)變較緩慢，所以，當(dāng)冷卻到工作溫度以下時(shí)，會(huì)產(chǎn)生殘留奧氏體的緩慢轉(zhuǎn)變，為此，要穩(wěn)定金相組織、減少變形，必須通過(guò)相應(yīng)的冰冷處理，以減少殘留奧氏體的含量，使之尺寸穩(wěn)定化。另外，為了與國(guó)際接軌，新的高鉻軸承鋼滾動(dòng)軸承零件熱處理技術(shù)條件《JB/T1255-2001》（修改版），將提出要增加對(duì)殘留奧氏體含量的檢測(cè)項(xiàng)目。
為此，為了要滿足客戶需要，殘留奧氏體含量控制在1%左右，我們特地做了軸承鋼（Gcr15）的：Φ65mm×55mm×32mm軸承襯套和國(guó)外同樣產(chǎn)品，一起放在無(wú)錫南方和星杰真空熱處理有限公司的多用爐與真空爐內(nèi)進(jìn)行熱處理（淬火+深冷+回火）工藝，對(duì)比試驗(yàn)。
2.試驗(yàn)分析
試樣編號(hào)：1#無(wú)錫南方熱處理有限公司（用多用爐熱處理）。2#國(guó)外樣品（采用真空爐熱處理）。3#無(wú)錫星杰熱處理有限公司工藝一（用多用爐熱處理）。4#無(wú)錫星杰真空熱處理有限公司工藝二（采用真空爐熱處理）。
硬度值對(duì)比見(jiàn)附表。2#國(guó)外樣品平均值為：695.6HV1，即在60～61HRC之間。4#星杰熱處理平均值為：689.6HV1，即在60～61HRC之間。二者硬度值非常接近，均采用真空熱處理。
經(jīng)4%硝酸酒精溶液腐蝕處理，2#國(guó)外樣品金相組織為云窩狀組織，屬正常淬火+低溫回火組織，殘留奧氏體量不大明顯。4#無(wú)錫星杰熱處理公司工藝二其金相組織與殘留奧氏體量與2#國(guó)外樣品相似。
經(jīng)上海市金屬材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站對(duì)γ相含量及應(yīng)力X射線分析報(bào)告，2#與4#平均殘留奧氏體值非常接近，分別為0.1%與0.4%。完全符合客戶提出殘留奧氏體控制在1%左右的要求。
2#與4#的硬度值、金相組織平均殘留奧氏體值非常接近，它們熱處理工藝均采用真空爐加熱+深冷+低溫回火的熱處理方式，從而說(shuō)明要減少軸承鋼中殘留奧氏體的含量，達(dá)到變形小、尺寸穩(wěn)定性好、金相組織良好，應(yīng)該采用真空熱處理，其淬火加熱溫度應(yīng)趨于下限，冰冷溫度一般應(yīng)在-100℃以上，其殘留奧氏體量才會(huì)有明顯降低。
3.結(jié)語(yǔ)
為了降低軸承鋼中的殘留奧氏體含量，軸承零件必須進(jìn)行真空爐加熱方式，采用淬火下限溫度，冰冷溫度應(yīng)超出一般軸承鋼傳統(tǒng)的冰冷處理溫度-70～80℃范圍，應(yīng)采用液氮冰冷，溫度在-100～-130℃之間，時(shí)間3～4h，可以達(dá)到滿意的結(jié)果。
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