一种超高碳型轴承钢的热处理方法

摘要

本发明公开了一种超高碳型轴承钢的热处理方法，所述超高碳型轴承钢的成分包括以下重量百分比的原料：C：1.5％‑2.5％；Mn：0.6％‑1.2％；V：0.01％‑0.1％；B：0.1％‑1.0％；Be：0.1％‑0.24％；Ni：0.2％‑1.8％；Si：1.2％‑1.8％；Ti：0.4％‑0.8％；W：0.05％‑0.08％；Cr：2.5％‑4.5％；Al：0.12％‑0.16％；Re：0.05％‑0.16％；余量为Fe；热处理方法包括以下步骤：S1，退火：钢材在780‑820℃保温3‑7h，将温度以20‑40℃/h的速度冷至700‑760℃，保温1‑2h，将温度以10‑30℃/h的速度冷至550‑650℃，保温1‑2h后出炉空冷；S2，正火：将炉内的温度升至900‑980℃，放入钢材，保温2‑3h，分散空冷。本发明的热处理方法可以保证轴承钢在不降低硬度的条件下，韧性得到提高，并且其接触疲劳寿命得到显著提高。

权利要求

1.一种超高碳型轴承钢的热处理方法，其特征在于，热处理方法包括以下步骤：

S1，退火：选取超高碳型轴承钢,其包括以下重量百分比的原料：C：1.5％-2.5％；Mn：

0.6％-1.2％；V：0.01％-0.1％；B：0.1％-1.0％；Be：0.1％-0.24％；Ni：0.2％-1.8％；Si：

1.2％-1.8％；Ti：0.4％-0.8％；W：0.05％-0.08％；Cr：2.5％-4.5％；Al：0.12％-0.16％；

Re：0.05％-0.16％；余量为Fe；

钢材在780-820℃保温3-7h，将温度以20-40℃/h的速度冷至700-760℃，保温1-2h，将温度以10-30℃/h的速度冷至550-650℃，保温1-2h后出炉空冷；

S2，正火：将炉内的温度升至900-980℃，放入钢材，保温2-3h，分散空冷；

S3，一次淬火：钢材置于中温盐浴炉中，在800-850℃温度下保温18-22min后转移至反射炉，选取4-7％的BaCO3作为催渗剂，进行固体渗碳，严格控制炉温均匀性，完成后将钢材取出，迅速淬入160-200℃的油中冷却，待钢材温度降至200-250℃时取出，随后空冷；

S4，二次淬火：将S3的钢材置于精炼炉，在830-840℃温度下保温10-20min，然后取出钢材淬入160-180℃的油中冷却；

S5，回火：将钢材放入回火炉，将回火炉升温至150-190℃，保温1-3h，取出后即可完成轴承钢的热处理。

2.根据权利要求1所述的一种超高碳型轴承钢的热处理方法，其特征在于，所述超高碳型轴承钢的成分包括以下重量百分比的原料：C：1.7％-2.0％；Mn：0.8％-1.0％；V：0.05％-

0.07％；B：0.5％-0.8％；Be：0.14％-0.2％；Ni：0.6％-1.4％；Si：1.4％-1.6％；Ti：0.5％-

0.7％；W：0.06％-0.07％；Cr：3％-4％；Al：0.13％-0.15％；Re：0.07％-0.14％；余量为Fe。

3.根据权利要求1所述的一种超高碳型轴承钢的热处理方法，其特征在于，所述超高碳型轴承钢的成分包括以下重量百分比的原料：C：1.8％；Mn：0.9％；V：0.06％；B：0.7％；Be：

0.18％；Ni：0.9％；Si：1.5％；Ti：0.6％；W：0.065％；Cr：3.5％；Al：0.14％；Re：0.09％；余量为Fe。

4.根据权利要求1所述的一种超高碳型轴承钢的热处理方法，其特征在于，所述S1中，钢材在800℃保温5h，将温度以30℃/h的速度冷至730℃，保温1.5h，将温度以20℃/h的速度冷至600℃，保温1.5h后出炉空冷。

5.根据权利要求1所述的一种超高碳型轴承钢的热处理方法，其特征在于，所述S3中，钢材置于中温盐浴炉中，在825℃温度下保温20min后转移至反射炉，选取6％的BaCO3作为催渗剂，进行固体渗碳，严格控制炉温均匀性，完成后将钢材取出，迅速淬入180℃的油中冷却，待钢材温度降至225℃时取出，随后空冷。

6.根据权利要求1所述的一种超高碳型轴承钢的热处理方法，其特征在于，所述S4中，油为机油、锭子油、变压器油或柴油。

说明书

一种超高碳型轴承钢的热处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及轴承钢技术领域，尤其涉及一种超高碳型轴承钢的热处理方法。

背景技术

[0002] 轴承钢是用来制造滚珠、滚柱和轴承套圈的钢。轴承钢有高而均匀的硬度和耐磨性，以及高的弹性极限。对轴承钢的化学成分的均匀性、非金属夹杂物的含量和分布、碳化物的分布等要求都十分严格，是所有钢铁生产中要求最严格的钢种之一。

[0003] 轴承钢的物理性能主要以检查显微组织、脱碳层、非金属夹杂物、低倍组织为主。一般情况下均以热轧退火、冷拉退火交货。交货状态应在合同中注明。钢材的低倍组织必须无缩孔、皮下气泡、白点及显微孔隙。中心疏松、一般疏松不得超过1.5级，偏析不得超过2级。钢材的退火组织应为均匀分布的细粒状珠光体。脱碳层深度、非金属夹杂物和碳化物不均匀度应符合相应有关国家标准规定。

[0004] 轴承钢的基体强度、硬度可以延长轴承钢滚动接触疲劳寿命，且目前的高速列车、大型风力发电设备以及精密加工等领域都需要更高性能的轴承钢，现有的轴承钢在强度、硬度和抗火软化能力还有待提高，为此我们提出了一种超高碳型轴承钢的热处理方法，用来解决上述问题。

发明内容

[0005] 基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种超高碳型轴承钢的热处理方法。

[0006] 本发明提出的一种超高碳型轴承钢的热处理方法，所述超高碳型轴承钢的成分包括以下重量百分比的原料：C：1.5％-2.5％；Mn：0.6％-1.2％；V：0.01％-0.1％；B：0.1％-1.0％；Be：0.1％-0.24％；Ni：0.2％-1.8％；Si：1.2％-1.8％；Ti：0.4％-0.8％；W：0.05％-
0.08％；Cr：2.5％-4.5％；Al：0.12％-0.16％；Re：0.05％-0.16％；余量为Fe；

[0007] 热处理方法包括以下步骤：

[0008] S1，退火：钢材在780-820℃保温3-7h，将温度以20-40℃/h的速度冷至700-760℃，保温1-2h，将温度以10-30℃/h的速度冷至550-650℃，保温1-2h后出炉空冷；

[0009] S2，正火：将炉内的温度升至900-980℃，放入钢材，保温2-3h，分散空冷；

[0010] S3，一次淬火：钢材置于中温盐浴炉中，在800-850℃温度下保温18-22min后转移至反射炉，选取4-7％的BaCO3作为催渗剂，进行固体渗碳，严格控制炉温均匀性，完成后将钢材取出，迅速淬入160-200℃的油中冷却，待钢材温度降至200-250℃时取出，随后空冷；

[0011] S4，二次淬火：将S3的钢材置于精炼炉，在830-840℃温度下保温10-20min，然后取出钢材淬入160-180℃的油中冷却；

[0012] S5，回火：将钢材放入回火炉，将回火炉升温至150-190℃，保温1-3h，取出后即可完成轴承钢的热处理。

[0013] 优选地，所述超高碳型轴承钢的成分包括以下重量百分比的原料：C：1.7％-2.0％；Mn：0.8％-1.0％；V：0.05％-0.07％；B：0.5％-0.8％；Be：0.14％-0.2％；Ni：0.6％-
1.4％；Si：1.4％-1.6％；Ti：0.5％-0.7％；W：0.06％-0.07％；Cr：3％-4％；Al：0.13％-
0.15％；Re：0.07％-0.14％；余量为Fe。

[0014] 优选地，所述超高碳型轴承钢的成分包括以下重量百分比的原料：C：1.8％；Mn：0.9％；V：0.06％；B：0.7％；Be：0.18％；Ni：0.9％；Si：1.5％；Ti：0.6％；W：0.065％；Cr：
3.5％；Al：0.14％；Re：0.09％；余量为Fe。

[0015] 优选地，所述S1中，钢材在800℃保温5h，将温度以30℃/h的速度冷至730℃，保温1.5h，将温度以20℃/h的速度冷至600℃，保温1.5h后出炉空冷。

[0016] 优选地，所述S3中，钢材置于中温盐浴炉中，在825℃温度下保温20min后转移至反射炉，选取6％的BaCO3作为催渗剂，进行固体渗碳，严格控制炉温均匀性，完成后将钢材取出，迅速淬入180℃的油中冷却，待钢材温度降至225℃时取出，随后空冷。

[0017] 优选地，所述S4中，油为机油、锭子油、变压器油或柴油。

[0018] 本发明中，退火是生产中常用的预备热处理工艺，是把钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺，其目的是消除或减少铸、锻及焊件的内应力与化学成分的组织不均匀性；轴承钢的淬火与回火是热处理工艺中很重要的、应用非常广泛的工序，淬火能显著提高钢的强度和硬度，如果再配以不同温度的回火，即可消除或减轻淬火内应力，又能得到强度、硬度和韧性的配合，满足不同的要求，在退火过程中，采用阶梯递减方式进行降温，有利于更好的获得平衡组织，之后进行二次淬火，严格控制处理的温度和时间，并进行固体渗碳处理，保证了轴承钢的综合性能，提高了轴承钢的使用寿命，本发明的热处理方法可以保证轴承钢在不降低硬度的条件下，韧性得到提高，并且其接触疲劳寿命得到显著提高。

具体实施方式

[0019] 下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

[0020] 实施例一

[0021] 本发明提出的一种超高碳型轴承钢的热处理方法，所述超高碳型轴承钢的成分包括以下重量百分比的原料：C：1.5％；Mn：0.6％；V：0.01％；B：0.1％；Be：0.1％；Ni：0.2％；Si：1.2％；Ti：0.4％；W：0.05％；Cr：2.5％；Al：0.12％；Re：0.05％；余量为Fe；

[0022] 热处理方法包括以下步骤：

[0023] S1，退火：钢材在780℃保温3h，将温度以20℃/h的速度冷至700℃，保温1h，将温度以10℃/h的速度冷至550℃，保温1h后出炉空冷；

[0024] S2，正火：将炉内的温度升至900℃，放入钢材，保温2h，分散空冷；

[0025] S3，一次淬火：钢材置于中温盐浴炉中，在800℃温度下保温18min后转移至反射炉，选取4％的BaCO3作为催渗剂，进行固体渗碳，严格控制炉温均匀性，完成后将钢材取出，迅速淬入160℃的油中冷却，待钢材温度降至200℃时取出，随后空冷；

[0026] S4，二次淬火：将S3的钢材置于精炼炉，在830℃温度下保温10min，然后取出钢材淬入160℃的油中冷却；

[0027] S5，回火：将钢材放入回火炉，将回火炉升温至150℃，保温1h，取出后即可完成轴承钢的热处理。

[0028] 实施例二

[0029] 本发明提出的一种超高碳型轴承钢的热处理方法，所述超高碳型轴承钢的成分包括以下重量百分比的原料：C：1.7％；Mn：0.8％；V：0.05％；B：0.5％；Be：0.14％；Ni：0.6％；Si：1.4％；Ti：0.5％；W：0.06％；Cr：3％；Al：0.13％；Re：0.07％；余量为Fe；

[0030] 热处理方法包括以下步骤：

[0031] S1，退火：钢材在790℃保温4h，将温度以25℃/h的速度冷至710℃，保温1.2h，将温度以15℃/h的速度冷至570℃，保温1.2h后出炉空冷；

[0032] S2，正火：将炉内的温度升至920℃，放入钢材，保温2.2h，分散空冷；

[0033] S3，一次淬火：钢材置于中温盐浴炉中，在810℃温度下保温19min后转移至反射炉，选取5％的BaCO3作为催渗剂，进行固体渗碳，严格控制炉温均匀性，完成后将钢材取出，迅速淬入170℃的油中冷却，待钢材温度降至210℃时取出，随后空冷；

[0034] S4，二次淬火：将S3的钢材置于精炼炉，在832℃温度下保温12min，然后取出钢材淬入165℃的油中冷却；

[0035] S5，回火：将钢材放入回火炉，将回火炉升温至160℃，保温1.5h，取出后即可完成轴承钢的热处理。

[0036] 实施例三

[0037] 本发明提出的一种超高碳型轴承钢的热处理方法，所述超高碳型轴承钢的成分包括以下重量百分比的原料：C：1.8％；Mn：0.9％；V：0.06％；B：0.7％；Be：0.18％；Ni：0.9％；Si：1.5％；Ti：0.6％；W：0.065％；Cr：3.5％；Al：0.14％；Re：0.09％；余量为Fe；

[0038] 热处理方法包括以下步骤：

[0039] S1，退火：钢材在800℃保温5h，将温度以30℃/h的速度冷至730℃，保温1.5h，将温度以15℃/h的速度冷至575℃，保温1.5h后出炉空冷；

[0040] S2，正火：将炉内的温度升至940℃，放入钢材，保温2.5h，分散空冷；

[0041] S3，一次淬火：钢材置于中温盐浴炉中，在825℃温度下保温20min后转移至反射炉，选取6％的BaCO3作为催渗剂，进行固体渗碳，严格控制炉温均匀性，完成后将钢材取出，迅速淬入180℃的油中冷却，待钢材温度降至225℃时取出，随后空冷；

[0042] S4，二次淬火：将S3的钢材置于精炼炉，在835℃温度下保温15min，然后取出钢材淬入170℃的油中冷却；

[0043] S5，回火：将钢材放入回火炉，将回火炉升温至170℃，保温2h，取出后即可完成轴承钢的热处理。

[0044] 实施例四

[0045] 本发明提出的一种超高碳型轴承钢的热处理方法，所述超高碳型轴承钢的成分包括以下重量百分比的原料：C：2.0％；Mn：1.0％；V：0.07％；B：0.8％；Be：0.2％；Ni：1.4％；Si：1.6％；Ti：0.7％；W：0.07％；Cr：4％；Al：0.15％；Re：0.14％；余量为Fe；

[0046] 热处理方法包括以下步骤：

[0047] S1，退火：钢材在810℃保温6h，将温度以35℃/h的速度冷至750℃，保温1.8h，将温度以25℃/h的速度冷至625℃，保温1.8h后出炉空冷；

[0048] S2，正火：将炉内的温度升至960℃，放入钢材，保温2.8h，分散空冷；

[0049] S3，一次淬火：钢材置于中温盐浴炉中，在840℃温度下保温20min后转移至反射炉，选取7％的BaCO3作为催渗剂，进行固体渗碳，严格控制炉温均匀性，完成后将钢材取出，迅速淬入190℃的油中冷却，待钢材温度降至240℃时取出，随后空冷；

[0050] S4，二次淬火：将S3的钢材置于精炼炉，在838℃温度下保温18min，然后取出钢材淬入175℃的油中冷却；

[0051] S5，回火：将钢材放入回火炉，将回火炉升温至180℃，保温2.5h，取出后即可完成轴承钢的热处理。

[0052] 实施例五

[0053] 本发明提出的一种超高碳型轴承钢的热处理方法，所述超高碳型轴承钢的成分包括以下重量百分比的原料：C：2.5％；Mn：1.2％；V：0.1％；B：1.0％；Be：0.24％；Ni：1.8％；Si：1.8％；Ti：0.8％；W：0.08％；Cr：4.5％；Al：0.16％；Re：0.16％；余量为Fe；

[0054] 热处理方法包括以下步骤：

[0055] S1，退火：钢材在820℃保温7h，将温度以40℃/h的速度冷至760℃，保温2h，将温度以30℃/h的速度冷至650℃，保温2h后出炉空冷；

[0056] S2，正火：将炉内的温度升至980℃，放入钢材，保温3h，分散空冷；

[0057] S3，一次淬火：钢材置于中温盐浴炉中，在850℃温度下保温22min后转移至反射炉，选取7％的BaCO3作为催渗剂，进行固体渗碳，严格控制炉温均匀性，完成后将钢材取出，迅速淬入200℃的油中冷却，待钢材温度降至250℃时取出，随后空冷；

[0058] S4，二次淬火：将S3的钢材置于精炼炉，在840℃温度下保温20min，然后取出钢材淬入180℃的油中冷却；

[0059] S5，回火：将钢材放入回火炉，将回火炉升温至190℃，保温3h，取出后即可完成轴承钢的热处理。

[0060] 为了检验本发明的轴承钢的力学性能，通过实验分别检测本发明中实施例1-5的轴承钢，并检查人市场上普通的轴承钢，结果如下表：

[0061]组别 HRC 冲击力/J
实施例一 63.1 9.8
实施例二 62.8 10.2
实施例三 64.9 11.4
实施例四 64.1 10.4
实施例五 63.5 9.9
普通轴承钢 52.1 5.4

[0062] 由上表可知，本发明的热处理方法可以保证轴承钢在不降低硬度的条件下，韧性得到提高，并且其接触疲劳寿命得到显著提高。

[0063] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。