[发明专利]一种高碳铬轴承钢的热处理方法

说明书

本发明涉及一种高碳铬轴承钢的热处理方法，属于轴承加工制造技术领域。本发明的热处理方法包括以下步骤：对球化退火后的高碳铬轴承钢进行奥氏体化，然后进行预盐浴淬火，再将高碳铬轴承钢在第一温度下进行第一阶段的等温盐浴淬火，之后在第二温度下进行第二阶段的等温盐浴淬火；预盐浴淬火的温度≤Ms；第一温度＞Ms；第二温度为T‑5℃～T+5℃，在T℃下第二阶段的等温盐浴淬火开始时高碳铬轴承钢尚未转变奥氏体强度与第一阶段的等温盐浴淬火开始时的奥氏体强度相等。本发明的热处理方法实现从纳米贝氏体形成过程中的孕育期和转变期两个阶段对纳米贝氏体转变进行加速，可大幅度缩短纳米贝氏体转变时间。

技术领域

本发明涉及一种高碳铬轴承钢的热处理方法，属于轴承加工制造技术领域。

背景技术

马氏体轴承钢的韧性差，抗氢脆性不理想，当其服役于恶劣环境或存在冲击载荷的情况下，使用寿命会大幅度降低。近年来兴起的纳米贝氏体钢既能保证材料具有较高的硬度，又可提高材料的韧性，从而能明显改善轴承材料苛刻环境下的耐磨性和抗疲劳性能，已被轴承行业认为是一类具有划时代意义的新材料。目前，世界著名轴承生产研制单位，如德国FAG、瑞典SKF和日本NSK等早已成功把纳米贝氏体轴承钢应用于铁路、风电、矿山等承受巨大冲击载荷和不良润滑条件的轴承中。然而，我国纳米贝氏体轴承钢的应用还处于起步阶段，在纳米贝氏体轴承钢材料的制备和应用上仍存在诸多问题尚未解决。特别是，纳米贝氏体轴承钢的形成需要在中低温下进行等温淬火处理。由于等温淬火处理时的温度低，原子扩散速度慢，使得贝氏体相变过程非常缓慢，生产周期长达几十个小时，甚至数天。因此，过长的等温转变时间是严重限制纳米贝氏体轴承钢工业化应用的最大技术瓶颈。

科研工作者们相继提出了多种方法来加速纳米贝氏体转变，比如：合金元素添加、热处理工艺调控、热变形、外场干扰等。上述加速方法中有些需要考虑原料成本、钢铁冶炼质量，有些方法对于轴承钢生产不容易实现。其中热处理工艺调控对于轴承钢生产是最直接有效、且简单易操作的一类加速方法。目前，通过改变热处理工艺加速纳米贝氏体转变。如申请公布号为CN108384928A的中国发明专利申请中公开了一种纳米贝氏体相变的方法，该方法包括以下步骤：先对目标钢材料进行奥氏体化，再通过控制第一阶段等温相变过程关键节点和第二阶段关键等温相变温度来实现。第一阶段时间节点为贝氏体相变瞬时最大速率时间节点或在平均最大速率时间节点；第二阶段相变温度为在此温度下尚未转变的过冷奥氏体强度值等于初始过冷奥氏体的强度。该方法通过缩短纳米贝氏体的转变期来大幅缩短转变时间，但人们仍希望通过进一步地缩短贝氏体转变时间来提高生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够显著缩短贝氏体转变时间的高碳铬轴承钢的热处理方法，可以显著缩短高碳铬轴承钢的贝氏体转变时间。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种高碳铬轴承钢的热处理方法，包括以下步骤：对球化退火后的高碳铬轴承钢进行奥氏体化，然后进行预盐浴淬火，再将高碳铬轴承钢在第一温度下进行第一阶段的等温盐浴淬火，之后在第二温度下进行第二阶段的等温盐浴淬火；所述预盐浴淬火的温度≤Ms；所述第一温度＞Ms；Ms为高碳铬轴承钢的马氏体转变温度，℃；所述第二温度为T-5℃～T+5℃，在T℃下第二阶段的等温盐浴淬火开始时高碳铬轴承钢尚未转变奥氏体强度与第一阶段的等温盐浴淬火开始时的奥氏体强度相等。

本发明的高碳铬轴承钢的热处理方法，在进行等温盐浴淬火前先将奥氏体化的高碳铬轴承钢进行在马氏体开始转变的温度以下进行预盐浴淬火可以形成一定量的预马氏体，这样在后续贝氏体转变过程中预马氏体可作为优先形核位置，可以缩短纳米贝氏体的孕育期，在此基础上再分两阶段进行等温盐浴淬火形成贝氏体，第二阶段等温盐浴淬火的温度升高，可以增大其相转变动力学，进而缩短纳米贝氏体的转变期，实现从纳米贝氏体形成过程中的孕育期和转变期两个阶段对纳米贝氏体转变进行加速，可大幅度缩短纳米贝氏体转变时间。本发明的高碳铬轴承钢的热处理方法，从热处理角度加速轴承钢纳米贝氏体转变速率，工艺简单，设备要求低。