愛協林5-4鹽浴多用爐貝氏體淬火總結

劉久成

愛協林5-4鹽浴多用爐貝氏體淬火總結

劉久成

高碳鉻軸承鋼經等溫淬火后組織為：下貝氏體+（少量馬氏體）+未溶解碳化物+殘留奧氏體（通常認定＜3%）。嚴格意義上來講，不存在百分之百的貝氏體轉變。

與一般（馬氏體）淬火比較，高碳鉻軸承鋼采用等溫淬火具有：①產品高的尺寸穩定性。②產品優良的力學性能，如抗彎強度、沖擊韌度，并且熱應力低，變形小。③產品淬火后零件表面呈壓應力，從而提高了軸承的使用壽命和可靠性，可在工作條件惡劣，如受高沖擊負荷的鐵路、軋機、礦山、采煤和鉆機等條件下工作。④產品馬氏體及貝氏體對比：產品馬氏體組織強度高，但韌性低，畸變量大。

1. 毛坯要求及設備情況

采用等溫淬火時，毛坯需經碳化物細化處理，通常選用正火和快速退火，要求退火組織為1～2級，GCr18Mo/ GCr15/ SKF6/SKF7退火硬度為179～217HBW。

設備選用5-4鹽淬多用爐，鹽槽容量30t，淬火冷卻介質為55%KNO3+45%NaNO2，介質溫度230℃，等溫時間4～6h。

2. 工藝過程

等溫淬火加熱溫度比一般淬火溫度高20～30℃，淬火及等溫后需經70～80℃熱水清洗。對于大型軸承零件需進行二次等溫穩定回火處理，用以徹底消除淬火應力。

工藝流程：毛坯鍛造→正火→退火→車加工→產品裝爐→進爐加熱→出爐淬火→回火等溫→產品風冷→產品清洗→產品卸爐→硬度檢測→橢圓檢測→橢圓整形→整形回火→橢圓檢測→頂形回火→橢圓檢測→成品發貨。

3. 產品漲大情況

筆者通過大量產品試驗，穩定的貝氏體淬火后，產品漲大量范圍一般在2.5‰～3‰。當然漲大量的多少跟產品的材料、形狀、退火狀態、有效壁厚、淬火工藝等都有關系。

穩定的貝氏體淬火時，根據產品的漲大量經驗，熱處理前的套圈給磨加工的留量可以控制在最少，比如FC4054170/01在熱處理前給磨加工的留量是“零”，因為產品熱處理后漲大的量足夠磨削，大大提高了磨加工的效率。

4. 常見問題分析

（1）局部軟點，可能是與冷卻不足、加熱不足、鍛造缺陷、臟物覆蓋、原始材料等有關。

舉例分析：FC3652168/01，產品壁厚12m m，產品擺放方式為花擺，產品工藝：加熱865℃×恒溫18min后淬火，等溫溫度為225℃×保溫4h。

分析：檢測產品硬度，端面硬度59～60HRC。端面壓點硬度正常為59～60HRC，但個別產品端面局部55～57HRC，金相分析此處存在少量托氏體組織，端面局部貧碳，用打磨機繼續打磨0.6mm左右，其端面硬度均勻一致為59～60HRC。由此判斷產品局部貧碳，造成淬火后硬度低。

（2）淬火后端面硬度正常59～60HRC，溝道硬度低，50HRC左右。產品原始碳化物帶狀分布嚴重，導致碳化物分布不均勻，帶間碳化物含量高，帶外碳化物含量低。

舉例說明：FC72104380/01，產品壁厚30m m，產品擺放方式為花擺，產品工藝：加熱878℃×恒溫45min后淬火，等溫溫度225℃×等溫4h。

檢測產品硬度，端面59～

60HRC，產品漲大量約0.5‰。但產品溝道硬度50HRC左右，把套圈切割后進行組織分析，發現產品溝道處存在大量托氏體，并且帶狀相當嚴重，由此判斷是因產品帶狀引起溝道硬度不足。

（3）料盤最上端一層套圈漲大量不規則，出現錐形漲大，一面漲得大些，另一面小些。

原因：套圈在由加熱室到鹽槽轉移過程中，最上層套圈溫降太大，導致淬火時上下溫度不一致，漲大量出現差別。

（4）客戶投錯產品材料。把Gr15錯投成Gr15SiMn，若進行貝氏體等溫淬火，則產品會直接報廢。若想挽救，應把此材料產品按馬氏體工藝進行加熱保溫，再按貝氏體等溫溫度進行淬火等溫，貝氏體轉變時間長，所以等溫時間也一定要長，其漲大量基本滿足要求。

（5）原材料碳化物液析對軸承套圈淬火的不利影響。碳化物液析屬于三角晶系碳化物，硬度極高，它的存在會使軸承零件在熱處理過程中容易產生淬火裂紋。在使用過程中，處于表面層的液析碳化物易剝落而成為磨損的起源，顯著降低軸承零件的耐磨性；處于內部的液析碳化物和脆性夾雜物一樣是疲勞裂紋的起源，顯著降低軸承零件的疲勞壽命。碳化物帶狀組織是鋼液在凝固過程中形成的結晶偏析（晶間偏析），軋制延伸后，冷卻過程中高濃度區域析出大量過剩的二次碳化物，從而形成黑白（高低碳）相間的碳化物條帶組織。隨著碳化物帶狀偏析程度的加劇，淬火加熱時過熱敏感性增加，高低碳帶之間的顯微硬度差加大，接觸疲勞壽命下降。

（6）碳化物細化對軸承使用壽命的有利影響。鋼碳化物細化有利于晶粒細化和基體濃度的均勻性，而晶粒細化與碳化物細化均利于提高接觸疲勞壽命，其中晶粒細化起主要作用。預備處理工藝為580℃×1.5h高溫回火，高溫回火后的金相組織為回火索氏體+粒狀珠光體。淬火后殘留奧氏體含量有所增加，晶粒度也得到了明顯的細化，達到了雙細化的目的，因此疲勞壽命有明顯地提高。

20150114

作者簡介：劉久成，唐山亞捷機械有限公司。