碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件

宝兰热处理

【苏州热处理】：一、球化退火

1、球化退火过程中的组织转变

退火前的原始组织为热轧热锻或者正火组织，是片状碳化物与铁素体相间的珠光体。将其加热至Ac1~Ac3之间并保温时，体心立方的铁素体转变为面心立方的奥氏体，部分片状碳化物溶解入奥氏体中，剩余的碳化物也逐渐由片状向粒状或球状转化。加热温度越高，保温时间越长，则碳化物将全部溶入奥氏体中。在随后的冷却过程中，如冷却速度足够缓慢或冷至790~810℃（GCr15）（770~800 GCr15SiMn）进行等温，则溶入的碳化物将以粒状在未溶碳化物或新位置析出，同时奥氏体转变为铁素体基体上分布着粒状碳化物和粒状珠光体，为球化退火的正常的组织。冷速越大，析出的碳化物越细小，过缓的冷却速度产生粗大碳化物。但冷却速度过快，且加热温度过高，保温时间不长，则溶入的碳化物将部分或全部以片状的形态析出，成为全部或含有部分片状碳化物分布于铁素体基体的混合珠光体。

2、退货组织的评级原则

理想的退火组织是铁素体基体上均匀分布着细小的球化或粒状碳化物。因此，此类组织的评级由以下三个准则：

1）、碳化物的颗粒大小；2）、碳化物的分布均匀性；3）碳化物的球化程度或形态。

说明：1）、细小的粒状或点状珠光体有利于淬火后获得含量均匀分布的马氏体。单碳化物过细往往伴随着高的硬度，不利于随后的切削加工，且淬火加热工艺要求严格；碳化物颗粒过粗，硬度过低，同样不利于切削加工，且由于碳化物间距增大，使随后的淬火组织碳浓度分布不均匀，影响使用性能。

2）、碳化物分布的均匀性直接影响淬火后能否得到均匀的马氏体，碳化物分布过度不均，除退火硬度不均匀而影响切削性能外，还是淬后马氏体的含量及尺寸不均，甚至产生局部过热组织。

3、组织特征

1级：细点状+细粒状珠光体+局部细片状珠光体

组织特征：碳化物颗粒细小呈点状和细粒状，分布弥散，局部有细片状。为不合格组织，形成原因是加热不足，部分锻造组织被保留下来。

2级：点状珠光体+细粒状珠光体

组织特征：碳化物颗粒细小呈点状和细点状，圆度好，分布较均匀。为优良的合格组织。

3级：球状珠光体

组织特征：碳化物颗粒大于2级，球化完全，分布较均匀，为良好的合格组织

4级：球状珠光体

组织特征：碳化物颗粒较粗，均匀性较差，碳化物分布不均，有的区域密集，有的区域稀少，为合格组织。

GCr15，ZGCr15钢的硬度应在HB179~207范围内，GCrSiMn，ZGCr15SiMn钢硬度应在HB179~217范围内。

5级：不均匀球状珠光体

组织特征：碳化物颗粒大小不均，圆度差，有角状和条状碳化物，碳化物分布不均，有的区域密集，有的区域稀少，为不合格组织。该组织的形成，除原始组织粗大不均匀外，还与加热温度过高，冷却速度过缓或重复多次退货有关。

6级：不均匀的粗粒状珠光体+片状珠光体

组织特征：碳化物颗粒大小不均，部分区域出现明显片状珠光体，分布均匀弥散。硬度偏高，约为HB217~229，单但车削性能好。改组织是采用特殊热处理工艺和特殊成型方法时得到。

二、淬火和回火

1、淬火工艺过程中的组织转变

把具有球化退火组织的工件加热到Ac1~Ac3之间进行保温时，铁素体基体转变成为奥氏体，粒状碳化物溶入奥氏体中并在奥氏体中扩散均匀化，同时奥氏体晶粒也不断长大，在随后的冷却过程中，如以足够快的冷却速度冷至Ms以下，奥氏体转变为马氏体，溶入奥氏体中的碳原子保留在马氏体中，随着工件温度的降低，越来越多的奥氏体转变为马氏体。若在马氏体转变终止温度Mf以上某个温度保留冷却，未转变的奥氏体被保留下来成为残余奥氏体。加热过程中未溶入奥氏体的碳化物在冷却过程中不发生转变，成为残留碳化物。最终组织为：马氏体+残余奥氏体+碳化物。

如在Ms以上冷却速度不是足够快，则在冷却过程中，部分奥氏体首先转变为珠光体型组织或贝氏体型组织，剩余的奥氏体在继续冷却过程中转变为马氏体，最终组织为：马氏体+珠光体（贝氏体）+碳化物+残余奥氏体。

2、回火过程中的组织转变

1）、回火的第一阶段

过饱和的碳原子向一定晶面偏聚，形成薄片状偏聚区。这些偏聚区的碳含量过于马氏体中的平均碳含量。随着回火温度的提高，ε型碳化物沿马氏体的惯析面析出，ε型碳化物是由几十埃的小粒子组成约1000埃左右的条状薄片。

2）、回火的第二阶段

残余奥氏体发生分解，此时残余奥奥氏体转变为过饱和的α固溶体和碳化物组成的混合体，其产物类似于下贝氏体和回火马氏体。GCr15钢在正常的淬火工艺下所获得的残余奥氏体，当回火温度达到250℃左右并保持一定时间，就将分解完毕。

3）、回火的第三阶段

碳化物将聚集长大，并向Fe3C型碳化物转变，在碳原子偏聚区形成Fe3C。

3、淬火工艺参数对组织形态的影响

随淬火温度升高，残留碳化物变少，变小；晶粒变粗，残余奥氏体增多。

淬火的马氏体可按马氏体粗细分为隐晶，细小结晶和针状马氏体。淬火温度越高，马氏体越粗，其形态逐渐由隐晶马氏体向细小结晶，针状马氏体过渡，直到最后全部成为粗大的针状马氏体。

在金相组织中往往见到一些黑区和白区，这主要是由于原材料中的粒状碳化物分布不均匀所造成的。黑区往往是残留碳化物较集中，白区则残留碳化物较稀少。

4、组织的评级原则:

1）、按马氏体粗细程度和残余奥氏体数量；

2）、按残留碳化物数量多少和颗粒大小；

3）、按屈氏体组织的形态，大小和数量。

5、组织特征：

1）淬回火马氏体组织

1级：隐晶马氏体+较多的残留碳化物+少量残余奥氏体

组织特征：基体组织细小而均匀，残留碳化物多而颗粒较粗，残余奥氏体在光学显微镜下看不到，轻腐蚀后有时会出现小块做屈氏体。