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愛協(xié)林5-4鹽浴多用爐貝氏體淬火總結(jié)

2018-09-20

劉久成
（唐山亞捷機械有限公司）

　　高碳鉻軸承鋼經(jīng)等溫淬火后組織為：下貝氏體+（少量馬氏體）+未溶解碳化物+殘留奧氏體（通常認定＜3％）。嚴格意義上來講，不存在百分之百的貝氏體轉(zhuǎn)變。

　　和一般（馬氏體）淬火比較，高碳鉻軸承鋼采用等溫淬火具有：
　?、佼a(chǎn)品高的尺寸穩(wěn)定性。
　?、诋a(chǎn)品優(yōu)良的力學性能，如抗彎曲強度、沖擊韌性，并且熱應力低，變形小。
　?、郛a(chǎn)品淬火后零件表面呈壓應力，從而提高了軸承的使用壽命和可靠性，可使用于工作條件惡劣，受高沖擊負荷的鐵路、軋機、礦山、采煤、鉆機等條件下工作。
　?、墚a(chǎn)品馬氏體及貝氏體對比：產(chǎn)品馬氏體組織強度高，但韌性低，畸變量大。

　　1.毛坯要求及設備情況
　　采用等溫淬火時，毛坯需經(jīng)碳化物細化處理，通常選用正火和快速退火，要求退火組織為1～2級，GCr18Mo/GCr15/SKF6/SKF7退火硬度為179～217HBS。

　　設備選用5-4鹽淬多用爐，鹽槽容量30t，淬火介質(zhì)為55％KNO3+45％NANO2，介質(zhì)溫度230℃，等溫時間4～6h。

　　2.工藝過程
　　等溫淬火工藝溫度比一般淬火溫度高20～30℃，淬火及等溫后需經(jīng)70～80℃熱清洗。對于大型軸承零件需進行二次等溫穩(wěn)定回火處理，用以徹底消除淬火應力。

　　工藝流程：毛坯鍛造→正火→退火→車加工→產(chǎn)品裝爐→進爐加熱→出爐淬火→回火等溫→產(chǎn)品風冷→產(chǎn)品清洗→產(chǎn)品卸爐→硬度檢測→橢圓檢測→橢圓整形→整形回火→橢圓檢測→頂形回火→橢圓檢測→成品發(fā)貨。

　　3.產(chǎn)品漲大情況
　　筆者通過大量產(chǎn)品試驗，穩(wěn)定的貝氏體淬火后，產(chǎn)品漲大量范圍一般在2.5‰～3‰。當然漲大量的多少跟產(chǎn)品的材料、形狀、退火狀態(tài)、有效壁厚、淬火工藝等都有關系。

　　穩(wěn)定的貝氏體淬火時，根據(jù)產(chǎn)品的漲大量經(jīng)驗，熱處理前的套圈給磨加工的流量可以控制在Z少，比如FC4054170/01在熱處理前給磨加工的流量是“零”，因為產(chǎn)品熱處理后漲大的量足夠磨削，大大提高了磨加工的效率。

　　4.常見問題分析
　?。?）局部軟點，可能是與冷卻不足、加熱不足、鍛造缺陷、贓物覆蓋、原始材料等有關。

　　舉例分析：FC3652168/01，產(chǎn)品壁厚12mm，產(chǎn)品擺放方式為花擺，產(chǎn)品工藝：加熱865℃×保溫18min，淬火溫度為225℃×保溫30min，等溫溫度為225℃×保溫4h。

　　分析：檢測產(chǎn)品硬度，端面硬度59～60HRC。端面壓點硬度正常59～60HRC。但個別產(chǎn)品端面局部55～57HRC，金相分析此處存在少量屈氏體組織，端面局部貧碳，用打磨機繼續(xù)打磨0.6mm左右，其端面硬度均勻一直為59～60HRC。由此判斷產(chǎn)品局部貧碳，造成的淬火后硬度低。

　?。?）淬火后端面硬度正常59～60HRC，溝道硬度低，50HRC左右。
　　產(chǎn)品原始碳化物帶狀分布嚴重，導致碳化物分布不均勻，帶間碳化物含量高，帶外碳化物含量低。

　　舉例說明：FC72104380/01，產(chǎn)品壁厚30mm，產(chǎn)品擺放方式為花擺，產(chǎn)品工藝：加熱878℃×保溫45min，淬火溫度225℃×保溫60min，等溫溫度225℃×等溫4h。

　　檢測產(chǎn)品硬度，端面59～60HRC，產(chǎn)品漲大量約0.5‰。但產(chǎn)品溝道硬度50HRC左右，把套圈切割，進行組織分析，發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品溝道處存在大量屈氏體，并且?guī)钕喈攪乐?，由此判斷由于產(chǎn)品帶狀引起的溝道硬度不足。

　?。?）料盤Z上端一層套圈漲大量不規(guī)則，出現(xiàn)錐形漲大，一面漲的大些，一面漲的小些。
　　原因：套圈在由加熱室到鹽槽轉(zhuǎn)移過程中，Z上層套圈溫降太大，導致淬火時上下溫度不一致，漲大量出現(xiàn)差別。

　?。?）客戶投錯產(chǎn)品材料：把Gr15材料的產(chǎn)品投成Gr15SiMn如何挽救？
　　若把Gr15SiMn材料按Gr15材料進行貝氏體工藝淬火，則產(chǎn)品會直接報廢。若想挽救利用的話，應當把此材料產(chǎn)品按馬氏體工藝進行加熱保溫，再按貝氏體等溫溫度進行淬火等溫，貝氏體蠕變時間長，所以等溫時間一定要長，其漲大量也基本滿足要求。

　?。?）原材料碳化物液析對軸承套圈淬火的不利影響
　　碳化物液析屬于三角晶系碳化物，硬度極高，它的存在會使軸承零件在熱處理過程中容易產(chǎn)生淬火裂紋。在使用過程中，處于表面層的液析碳化物容易剝落成為磨損的起源，顯著降低軸承零件的耐磨性；處于內(nèi)部的液析碳化物和脆性夾雜物一樣是疲勞裂紋的起源，顯著降低軸承零件的疲勞壽命。碳化物帶狀組織是鋼液在凝固過程中形成的結(jié)晶偏析（晶間偏析），軋制延伸后，冷卻過程中高濃度區(qū)域析出大量過剩的二次碳化物，從而黑白（高低碳）相間的碳化物條帶組織。隨著碳化物帶狀偏析程度的加劇，淬火加熱時過熱敏感性增加，高低碳帶之間的顯微硬度差加大，接觸疲勞壽命下降。

　?。?）碳化物細化對軸承使用壽命的有利影響
　　鋼碳化物細化有利于晶粒細化和基體濃度的均勻性，而晶粒細化與碳化物化均利于提高接觸疲勞壽命，其中晶粒細化起主要作用。預備處理工藝為580℃×1.5h高溫回火，高溫回火后的金相組織為回火索氏體+粒狀珠光體。淬火后殘留奧氏體含量有所增加，晶粒度也得到了明顯的細化，達到了雙細化的目的，因此疲勞壽命有明顯地提高。馬氏體組織過于粗化會導致使用壽命明顯降低，而金相組織多為隱晶馬氏體和少量的針狀馬氏體，晶粒也比較細，而粗大針狀馬氏體，晶粒較粗。因此，在受力運轉(zhuǎn)時，粗大針狀馬氏體易產(chǎn)生微裂紋而疲勞剝落。