改善轴承钢碳化物不均匀性的工艺研究

摘要

轴承钢中碳化物的均匀性对轴承的力学性能及在反复冲击载荷下的寿命有直接影响，当高碳铬轴承钢中存在网状碳化物时，会增加钢的脆性，降低轴承零件的寿命。本文针对抚顺特钢连轧厂生产的GCr15钢材网状碳化物合格率低的现状，对冶炼、浇注过程中碳化物不均匀性的影响因素、控轧控冷及球化退火工艺对钢材组织及性能的影响进行了系统的研究，取得了如下结论：
　　 (1)钢锭的化学成分偏析是形成网状碳化物的主要原因。为降低成分偏析，应把碳、铬含量控制在标准的下限；选用凝固速度慢的锭型进行浇注；对钢锭或钢坯进行高温均匀化退火，以消除网状碳化物。
　　 (2)电磁搅拌能够加快消除钢水过热的速度，将中心偏析控制在一定的范围内，对增加等轴晶、改善连铸坯致密度极为有效，且随过热度、拉速的降低效果更加明显。
　　 (3)GCr15的最佳控轧控冷工艺为：钢坯加热温度为1070℃，终轧温度为850-900℃，经过两次强制冷却后，钢材表面返红温度控制在630-640℃。通过控轧控冷，钢材可以得到细片层结构的珠光体、伪珠光体和薄的网状碳化物。
　　 (4)控轧控冷工艺参数直接影响GCr15球化退火前的预组织状态，改变网状碳化物颗粒的大小及其分布，降低网状碳化物级别，能改变珠光体球团直径大小，减少珠光体的片层间距尺寸，并可形成变态珠光体和索氏体，有利于快速球化，缩短球化退火时间。
　　 (5)随着球化退火时间的增加和加热温度的升高，GCr15内部组织中网状碳化物变少，球化退火后的组织更加细密均匀，球状碳化物越来越多，碳化物颗粒很细小弥散地分布在基体中。最佳的球化退火工艺为：加热温度为820℃，并在725℃下保温4小时。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪 论

1.1 前言

1.2 轴承钢的发展过程

1.3 影响GCr15网状碳化物的因素

1.3.1 化学成分及成分偏析

1.3.2 原始组织

1.3.3 加热速度

1.3.4 高温扩散

1.3.5 钢材终轧温度

1.3.6 轧后冷却速度

1.3.7 球化退火工艺

1.4 控轧控冷技术的原理

1.4.1 控轧控冷的基本特点

1.4.2 控轧控冷的温度制定

1.4.3 控制轧制

1.4.4 控制冷却

1.5 GCr15加热及冷却过程中的组织转变

1.5.1 加热过程中的组织转变

1.5.2 奥氏体的形核与长大

1.5.3 过冷奥氏体等温转变

1.6 本论文研究的背景及主要内容

1.6.1 研究背景

1.6.2 本论文研究的主要内容

第2章 冶炼和加工工艺对网状碳化物的影响

2.1 前言

2.2 冶炼厂概述

2.3 化学成分及成分偏析对碳化物不均匀性的影响

2.3.1 GCr15的化学成分及相变临界点

2.3.2 化学成分及成分偏析对碳化物不均匀性的影响

2.3.3 化学成分偏析的原因分析

2.4 浇注方式对碳化物不均匀性的影响

2.4.1 锭型尺寸对结晶过程中碳化物偏析程度的影响

2.4.2 钢锭头部和尾部碳偏析对碳化物网状的影响

2.4.3 连铸工艺参数对碳化物网状的影响

2.5 钢锭高温均匀化退火工艺研究

2.5.1 高温均匀化退火工艺的制定原则

2.5.2 高温均匀化退火工艺试验

2.5.3 试验结果及分析

2.6 本章小结

第3章 控轧控冷对网状碳化物的影响

3.1 前言

3.2 试验方法

3.2.1 试验用料

3.2.2 工艺流程

3.2.3 轧制工艺特点

3.2.4 控制冷却工艺布置

3.3 试验过程

3.4 试验结果及分析

3.4.1 终轧温度对钢材组织及网状碳化物的影响

3.4.2 控制冷却对网状碳化物的影响

3.5 本章小结

第4章 球化退火工艺对GCr15钢组织和性能的影响

4.1 前言

4.2 控轧控冷工艺对球化退火工艺的影响

4.2.1 试验方法

4.2.2 试验结果与分析

4.3 球化退火工艺对GCr15组织的影响

4.3.1 试验方法

4.3.2 试验结果与分析

4.4 本章小结

第5章 结 论

参考文献

致谢