铬轴承钢的淬火组织是淬火马氏体、未溶解的二次碳化物和残余奥氏体。其中马氏体是C在a-Fe中的过饱和固溶体，是亚稳定相,过饱和碳原子有从固溶体中自发析出的趋势;奥氏体是高温稳定相,在室温时不稳定,有自发析出碳化物,转变为a-Fe固溶体的趋势;碳化物相有聚合长大，自发降低分散度的趋势;淬火过程中形成的内应力和亚晶结构，也处于能量上的不稳定,有自发向稳定状态过渡的趋势,这些不稳定因素,以及自发地向稳定状态转变的趋势，都是由热力学本身决定的,其转变都与扩散密切相关。

回火温度越高,这一过程相对地进行得越迅速、越彻底残余奥氏体是轴承材料经淬回火后少量存在的亚稳定相,在轴承贮存、运输和使用过程中将不断地发生向马氏体组织的转变，由于奥氏体组织与马氏体组织的比容差异,从而导致轴承零件的尺寸发生变化,影响轴承的使用寿命

JB/T 1255- 2001 《高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件》对于马氏体、屈氏体、残余奥氏体等方面的检测，只在光学显微镜下对照标准图谱判定是否合格。为提高我国轴承的尺寸稳定性和综合性能,JB/T 1255- -2014 《高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件》在原标准基础上,增加了轴承零件淬回火后残余奥氏体含量要求,对于常规淬回火工艺处理后的零件,残余奥氏体含量要求一般小于15%。

为此,本研究以深沟球轴承外圈GCr15材料为试验对象,通过改变回火温度,研究相同时间回火后材料硬度残余奥氏体含量、表面残余应力变化的情况,为GCr15钢低温回火工艺的制定提供参考。

 

1试验材料及方法

 

试验材料为GCrI5钢车制的套圈，共计80件，按照CB/T 20066- 2006 《钢和铁化学成分测定用试样的取样和制样方法》对试验用CCrl5钢取样,其化学成分如表I所示。

 

 

淬火油采用光亮淬火油,其闪点为186 ℃、粘度为23. 76 mm2/s、最大冷却速率V... =98. 4 ℃/s、特性温度为593.7℃。将GCr15钢车制好的外径为φ160mm、幅高为37 mm、有效厚度为9.6 mm的深沟球轴承,放进型号为RJCD - 240辊棒淬、回火生产炉,加热至850 ℃保温30分钟后油冷淬火后,然后取出5件,将其中1件用线切割机沿轴向截取4块试样,随后将这4块试样和其余4件外圈,按1块试样加1件外圈分别在165、200、250、300 ℃进行回火处理,保温时间均为3. 5 小时,出炉后空冷至室温。

将经过不同温度回火的轴承外圈按JB/T1255-2014的要求,用型号为HR150-A的洛氏硬度计测量其硬度,用型号为AMI -21的奧氏体测量仪测量其残余奥氏体含量,用型号为dmax2500pc的X射线衍射仪测量其表面残余应力。将回火后线切割的试样经磨光、抛光后,用4%(质量分数)的硝酸酒精溶液腐蚀,制成金相试样,在光学显微镜下观察不同回火温度下材料组织形貌。

 

2试验结果与分析

 

2.1、回火温 度对硬度、表面残余应力的影响

 

将4种不同温度回火的试样,沿外圈的端面一周均匀测量5点硬度值,具体测量结果见图1;

 

 

沿外圈的端面一周均匀测量5点表面残余应力值,具体测量结果见图2。

 

 

从图1中可以看出,随着回火温度的升高,硬度由HRC 61.7下降至HRC 56.2,下降幅度为9.78%。从图2中可以看出，随着回火温度的升高,表面残余应力总体呈下降趋势,由165℃时的706.8MPa下降至300℃时的382.2MPa,'下降幅度为84.9%。

硬度的下降是由于马氏体在回火过程中发生分解形成共析组织，同时析出的碳化物在回火保温过程中聚集、粗化,且与基体脱离共格关系,晶格畸形降低,位错密度降低。且随回火温度的升高,马氏体分解完全,析出的碳与基体的共格关系消失,应力场消失,从而造成材料的软化现象发生。此外,回火温度越高使得淬火应力得到释放,因而表面应力也显著下降。250℃的表面残余应力高于200℃,可能与试验表面加工应力较高有关。

 

2.2、回火温度对残余 奥氏体含量的影响

 

将4种不同温度回火的试样,沿外圈的端面-周均匀测量5点残余奥氏体含量,具体测量结果见图3;

 

 

从图3中可以看出,随着回火温度的提高,残余奥氏体含量由9.88%下降至3.26%。将线切割的试样按JB/T 1255- 2014 的要求，进行机械研磨、抛光,并经4%的硝酸酒精腐蚀后，在光学显微镜下观察其显微组织,如图4所示。

 

 

油冷试样淬火态下组织主要为针状马氏体、颗粒碳化物和少量的亚稳定相残余奥氏体。从图4中可以看出，随着回火温度的提高,碳化物逐渐聚集并不断长大。这是由于随着回火温度的升高,碳化物从马氏体内析出转变为回火马氏体,呈暗灰针状,当回火温度达到300C时,过饱和碳从马氏体中析出聚集并逐渐长大014日

 

3结论

 

1) CCr15钢随回火温度的提高,硬度由165℃时的HRC61.7下降至300℃时的HRC56.2;表面残余应力总体上逐渐降低。

2) GCr15钢随回火温度的提高,残余奥氏体含量由165℃时的9.88%降至300℃时的3.26%,且小于标准规定小于15%的要求;随着回火温度的提高,显微组织中碳化物逐渐聚集并不断长大。

 

来源：每天学点热处理

关键词： 回火温度 GCr15 铬轴承钢