[发明专利]一种高温轴承钢棒材带状和网状碳化物的调控方法

说明书

本发明一种高温轴承钢棒材带状和网状碳化物的调控方法涉及金属轧制领域，具体涉及一种高温轴承钢棒材带状和网状碳化物的调控方法，包括以下步骤：将轧辊设置为多曲面类圆台形轧辊；构造变形区；变形区内椭圆度保持不变；轧制过程中坯料棒材从变形区的任意一端进入变形区；选材高温轴承钢坯料棒材；四个轧辊均为主动辊，四个轧辊分别绕其中心轴线转动，将坯料棒材经过配分后，送入变形区，坯料棒材在变形区内螺旋前进，并从变形区另一端输出，实现变截面轧制。采用本发明可以生产出大尺寸超细晶M50棒材，因为轧制过程中第一道次变形量可达60%以上，剧烈塑性变形将破碎其中的网状和带状碳化物并使其均匀弥散分布，使性能得到提高。

技术领域

本发明涉及金属轧制领域，具体涉及一种高温轴承钢棒材带状和网状碳化物的调控方法。

背景技术

高温轴承钢M50作为第二代轴承钢中的典型代表，是一种基于高速钢改进的全淬硬型马氏体钢，由于含有Mo、Cr、V等强碳化物形成元素，在二次硬化环节形成大量细小碳化物，从而使其具有优异的力学性能及淬透性，同时该钢种还具有优异的耐磨性、高温硬度、尺寸稳定性，因此被广泛应用于航空发动机主轴轴承等中温(315℃)条件下运行的重载、高速轴承部件。然而国内目前在M50的生产上还存在诸如组织均匀性差、晶粒度等级偏低、碳化物分布不均匀等问题，大大缩短了M50轴承的使用寿命，碳化物是解决问题的关键。细小、弥散、均匀分布的碳化物，可以有效的钉扎晶界，细化晶粒，提升M50的整体性能。

目前，关于M50轴承钢中碳化物的调控，液析碳化物的控制方法已经较为成熟（如高温扩散退火），但带状碳化物在一般的热处理过程中是不能消除的，网状碳化物可以通过控轧控冷进行抑制，但仅对截面尺寸小的钢材效果显著，对于截面尺寸较大的棒材，心部碳化物网状程度较严重。本发明针对上述问题，提出了使用四辊斜轧方式，对M50棒材进行剧烈塑性变形，在此过程中使带状组织受到充分挤压，破碎，轧后获得超细晶的M50棒材，超细晶晶界面积大，而增加晶界面积可减缓先共析碳化物的相互接触，进而抑制网状结构的形成。

相关的现有技术如下：

1 一种超高强度纳米晶40Cr16Co4W2Mo不锈钢及其制备方法【CN112251681A】

(1)在1150～1250℃保温一段时间后，快速冷却至室温以获得纳米板条前驱体；

(2)对纳米板条前驱体在温度为880～960℃，应变速率为0.5～2s-1的范围内进行热变形，总应变量大于等于70％，使纳米板条前驱体转变为纳米晶结构；

(3)对纳米晶进行液氮深冷处理，并在460～500℃时效4h。

2 一种大尺寸45钢超细晶棒材的等距螺旋轧制方法【CN108480397B】

S1：选取直径尺寸D为40-150mm，长度为300-5000mm的45钢坯料；

S2：将上述45钢坯料放置加热炉内加热至860-1000℃；

S3：将加热后的45钢坯料从加热炉转运至斜轧机导料槽内，转运时间为5-20s；

S4：在斜轧机的导料槽内进行送料，45钢坯料在变形区内螺旋运动直至变形结束；

S5：重复上述S2-S4步骤，对45钢棒材进行2-12次螺旋轧制得到45钢整体超细晶棒材。

3 一种大尺寸45钢棒材的超细晶轧制方法【CN109807176B】

（1）轧制工具设计，具体包括轧辊设计和导板设计，将轧辊设置为双曲面类圆台形轧辊，具体为：轧辊的母线由两个曲线相连而成；将导板的一面设置为曲面；

（2）构造变形区：将两个所述导板曲面相对放置，两个轧辊放置在所述导板之间，两个导板和两个轧辊围成的区域为变形区；

（3）构造等椭圆度变形区：变形区内椭圆度保持不变，所述椭圆度为变形区同一横截面内，两个导板之间的最大距离和两个轧辊之间的距离之比；

（4）选取轧制进料方式：倒进式轧制方式，即轧制过程中坯料从轧辊的大端进入变形区；