一种钢的完全贝氏体淬火方法[工艺流程]

　　专利名称：钢的完全贝氏体淬火方法

　　技术领域：

　　本发明涉及一种用于轴承和其它承载构件的钢的完全贝氏体淬火的方法。

　　有时优选贝氏体淬火方法而不是马氏体淬火。这是因为贝氏体组织通常具有更好的机械性能，例如更高的韧性、更高的抵抗裂纹扩展的能力等等。因此，对于在恶劣条件下、特别是在疲劳条件下服役的构件，例如轴承或其它承载构件，贝氏体组织将是非常适合的。

　　贝氏体淬火广泛应用于制造高强度、高韧性的构件。对于一种给定的钢，与马氏体组织相比，贝氏体组织常常表现出优越的机械性能和组织稳定性。贝氏体淬火的缺点是工艺周期长。为了缩短等温贝氏体相变的工艺周期，有必要提高贝氏体相变的温度。然而，这会降低硬度，从而影响构件的性能。

　　GB,A,2019436揭示了一种制造一种具有较好韧性、强度和低成本钢的方法。该方法涉及在马氏体相变点以上0～100℃区间内的一种贝氏体淬火处理，直到获得了85％的最大转变量，转变量优选在80％，随后冷却到室温。与传统的完全相变相比，该方法节约了大量时间，因此更为经济。然而，因为钢的一部分并未转变为贝氏体，该钢的性能的确受到了影响。

　　本发明的目的在于提供一种完全贝氏体淬火的方法，可以缩减贝氏体相变的时间，而不降低硬度。与传统的等温贝氏体相变相比，采用新工艺就可以缩减获得给定硬度的工艺时间，或者相变时间一定，提高硬度。

　　根据本发明，上述效果的获得是通过在一个低的温度(正好在Ms温度以上)开始贝氏体相变，并将50％以上的奥氏体转变为贝氏体，随后提高温度以加速残余奥氏体向贝氏体的相变。

　　根据本发明的一个优选的实施方案，在提高温度加速贝氏体相变之前，大约有60-80％的奥氏体转变成为贝氏体。

　　下面参照附图更详细地描述本发明，其中，

　　图1给出了两个热处理周期的一个示意图，它们达到的硬度大致相同，但是其中一个的相变时间显著地短，并且，图2给出了两个热处理周期的一个示意图，它们相变时间相同，但是其中一个得到的材料的硬度显著地高。

　　在示意图1中，画出了两个热处理周期的温度与对数时间的关系，它们达到的硬度大致都是60HRC。Ms表示马氏体相变的开始点，它通常随着钢中的合金成分在180到280℃之间变化。Bs表示贝氏体相变的开始点，Bf表示贝氏体相变的完成点。为了获得最大的硬度，贝氏体相变开始温度应该接近马氏体相变开始点。然而，这将导致很长的相变时间而变得不经济，这在图1中用虚线i表示。

　　根据本发明，如图1中实线所示，贝氏体相变开始于略高与Ms点，直到转变量超过25％到99％，优选在50-90％，随后在更高的温度下加快相变速率达到100％的相变以完成其余部分的淬火。在更高温度下形成的贝氏体对硬度没有明显的影响。

　　本发明工艺的另一实施方法是在给定的相变时间内提高材料的硬度，这描述在图2中。对于用虚线描述的工艺中，相对于达到100％贝氏体相变的时间，在对相变速率优化的温度下进行相变。得到的材料具有58HRC的硬度。

　　根据本发明，沿着图2中的实线在更低的温度下进行贝氏体相变淬火，使转变量达到50％以上，优选在60-80％，随后将温度提高到所说的优化温度。这样在相同的相变时间内，得到了一种硬度为HRC60的合金钢。

　　与传统贝氏体淬火相比，本发明实际上有两个特征，即更短的相变时间和更高的硬度。结果还表明贝氏体的组织稳定性提高了，这对许多应用场合很重要。

　　本发明将在下面实施例中详细描述。

　　实施例试验在膨胀仪中进行。钢的成分如表1所示。

　　表1化学成分(％重量)

　　表2中的实施例显示，采用新的贝氏体热处理制度，在9h+1h(No#1)的相变时间，有可能获得约60HRC的硬度。如采用传统的贝氏体淬火工艺得到相同的硬度，则相变时间约为33h(No#2)。采用传统的贝氏体淬火工艺用10小时的相变时间会使硬度降低到约59HRC(No#3)。

　　表2热处理实验

　　N.A.=未采用

　　权利要求

　　1．一种用于轴承和其它承载构件的钢的完全贝氏体淬火的方法，其中贝氏体相变在刚好超过马氏体相变点的温度进行，在所说的温度下25-99％的奥氏体转变为贝氏体，随后提高温度加速相变使残余奥氏体转变为贝氏体。

　　2．根据权利要求1的方法，其中在提高温度以加速相变之前，奥氏体转变为贝氏体的量达到约50-90％。

　　3．根据权利要求1或2的方法，其中提高温度以提高相变速率。

　　全文摘要

　　一种用于轴承和其它承载构件的钢的完全贝氏体淬火的方法,其中贝氏体相变在刚好超过马氏体相变点的温度进行,在所说的温度下25－99%的奥氏体转变为贝氏体,随后提高温度加速相变使残余奥氏体转变为贝氏体。

　　文档编号C21D6/00GK1214368SQ9811677

　　公开日1999年4月21日 申请日期1998年7月31日 优先权日1997年8月1日

　　发明者T·伦德, S·拉尔森, P·奥伦德 申请人:奥瓦科钢铁股份公司

　　专利名称：钒合金轴承钢的制作方法

　　技术领域：

　　本发明涉及一种改进的钒合金轴承钢。

　　一种软的退火轴承钢如AISE52100在马氏体淬火后的硬度，很大程度上取决于固溶体中的碳含量，对于给定的淬火制度下的奥氏体化条件也同样受碳含量的很大影响。更高的奥氏体化温度或更长的时间导致更多的碳化物溶解。对于油淬构件，一般认为，获得最高硬度优选使固溶体中碳含量在0.6-0.8重量％之间的某个值。降低碳含量会形成较软的马氏体。提高碳含量则会增加残余奥氏体的含量，这会造成硬度下降和形成不利的马氏体组织形貌。而且，残余奥氏体含量过多会造成组织稳定性很差。

　　淬火的轴承钢经常经受磨损载荷。为了改善磨损性能，有必要尽可能提高硬度。而这也可以通过引入一定量的硬质碳化物如VC来办到。

　　轴承钢构件的韧性相对较低。这会导致突然性的破坏，因此希望提高所说的钢的韧性。可以通过Ni合金化的方法提高韧性，Ni是一种能改善韧性的元素。

　　对于在恶劣条件下服役的钢，组织的稳定性很重要，这可以通过Si的合金化来改善。Si能够在退火时推迟碳化物的析出从而提高组织稳定性。而这可以减少晶界的碳化物析出，因此对降低退火脆性也有好处。

　　大的构件要求高的淬透性以保证能够完全淬透。添加合金元素可以提高淬透性。

　　本发明的目的在于提供一种钢，该钢对奥氏体化温度和时间表现出更大的容限，以便优化碳含量。

　　采用本发明钢获得上述效果，该钢的成分分析结果如下，重量％C0.60-1.10Si 0-2.10Mn 0-2.00Ni 0-2.00Cr 0-2.00Mo 0-0.75V0.25-1.00其余为Fe和可能的杂质。

　　通过添加碳化物形成元素，优选V以及Cr，可以获得与标准轴承钢相比优选的碳含量。由于形成了硬碳化物VC，耐磨性提高了。添加Ni提高了韧性而添加Si提高了组织稳定性。所要求的淬透性则通过平衡添加Cr,Mo和Mn来达到。

　　根据本发明的一个实施方案，所说的的钢具有以下组成重量％C 0.60-1.00Si0.4-2.10Mn0.1-1.00Ni0.5-2.00Cr0-2.00Mo0-0.50V 0.25-1.00其余为Fe和可能的杂质。

　　根据本发明的另一个实施方案，所说的的钢具有以下组成重量％C 0.75-0.95Si0.8-1.80Mn0.1-1.00Ni0.5-1.50Cr0-2.00Mo0-0.50V 0.4-0.80其余为Fe和可能的杂质。

　　下面参照附图更详细地描述本发明，其中，

　　图1给出了钢A的平衡状态下各相的比例(摩尔％)与温度的关系；图2给出了钢B相应图1的关系。

　　图3给出了钢A奥氏体中碳含量与温度的关系，并且，图4给出了钢B相应图3的关系。

　　所说的钢应该具有足够的钒含量以阻止过剩的碳在奥氏体化温度范围进入固溶体中。碳含量与钒含量应该处于平衡，以便在选定的奥氏体化温度下平衡碳含量是优选的。这样的成分显示在表1中。

　　表1本发明钒轴承合金钢

　　采用热力学模拟程序Thermocalc进行的理论计算显示了添加钒的作用。添加钒导致形成一种在较高温度下稳定的碳化物。比较了添加了钒的钢A和未添加钒的钢B。其成分如表2所示。

　　表2化学成分(重量％)

　　在图1中描述了表2中一种钢平衡状态下各相的摩尔百分比与温度的关系；对于这种钒合金钢，碳化物(VC)直到大约1200℃都是稳定的。在图2中，相应的曲线图描述了钢B并不含有这部分碳化物。

　　钒能够形成在更高温度下稳定的碳化物，这会导致在更宽的温度范围溶解碳化物，并且使奥氏体基体对碳饱和。这示意在图3和4中，其中奥氏体中的平衡碳含量(其余的碳束缚于碳化物中)表示为温度的函数。如图3，钢A在830-900℃的奥氏体化温度时，奥氏体中最大的碳含量(平衡态)是0.72-0.74％(重量)。如图4，钢B在相同的温度范围的碳含量在0.75～0.85重量％之间。这表明钢B处于奥氏体化温度的时间对得到的碳含量非常重要。而且，钢B并不含有对耐磨性有益的硬质的碳化钒。

　　权利要求

　　1．一种改进的钒合金轴承钢，具有以下组成，重量％C 0.60-1.10Si0-2.10Mn0-2.00Ni0-2.00Cr0-2.00Mo0-0.75V 0.25-1.00其余为Fe和可能的杂质。

　　2．根据权利要求1的一种钢，具有以下组成重量％C 0.60-1.00Si0.4-2.10Mn0.1-1.00Ni0.5-2.00Cr0-2.00Mo0-0.50V 0.25-1.00其余为Fe和可能的杂质。

　　3．根据权利要求1的一种钢，具有以下组成重量％C 0.75-0.95Si0.8-1.80Mn0.1-1.00Ni0.5-1.50Cr0-2.00Mo0-0.50V 0.4-0.80其余为Fe和可能的杂质。

　　全文摘要

　　一种改进的钒合金轴承钢具有以下组成,重量%:C,0.60—1.10;Si,0—2.10;Mn,0—2.00;Ni,0—2.00;Cr,0—2.00;Mo,0—0.75;V,0.25—1.00;其余为Fe和可能的杂质。

　　文档编号C22C38/00GK1211634SQ9811677

　　公开日1999年3月24日 申请日期1998年7月31日 优先权日1997年8月1日

　　发明者T·伦德, S·拉尔森, P·奥伦德 申请人:奥瓦科钢铁股份公司