復合化學熱處理對G13Cr4Mo4Ni4V鋼組織和硬度的影響

蘇 勇， 王 帥， 王吉星， 于興福， 劉洪秀， 劉金玲

(1. 沈陽化工大學 機械與動力工程學院， 遼寧 沈陽 110142； 2. 沈陽工業大學 機械工程學院， 遼寧 沈陽 110870；3. 中國航發哈爾濱軸承有限公司， 黑龍江 哈爾濱 150500)

軸承作為機械設備中的重要零部件，在航空航天事業發展中起到重要的作用[1]，G13Cr4Mo4Ni4V高溫滲碳軸承鋼(以下簡稱G13Cr4Mo4Ni4V鋼)能滿足在DN值(軸承內徑D(mm)與極限轉速N(r/min)的乘積)為3.0×106條件下穩定工作的要求，是高可靠性航空軸承研制的優選材料[2]，G13Cr4Mo4Ni4V鋼經過滲碳、淬火、回火、深冷等一系列熱處理，能夠達到“表硬內韌”的強化效果，不僅能夠實現高溫下優異的耐磨性能，還能對極端條件下的沖擊起到良好的緩沖作用，使其達到更長時間、更加穩定的服役狀態[3-5]。

目前，針對G13Cr4Mo4Ni4V鋼的研究主要包括晶粒細化[6]、熱變形行為[7]和表面改性等[8-11]，對于G13Cr4Mo4Ni4V鋼，滲碳通常是一種表面硬化的方法。G13Cr4Mo4Ni4V鋼經滲碳處理后，組織中的碳化物細小且分布均勻，這對提高材料性能非常有利[8]。G13Cr4Mo4Ni4V鋼表面熱處理強化方法還包括碳氮共滲、離子注入和通過添加稀土對其等離子滲氮等[9-10]。谷臣清等[11]發現碳氮共滲后G13Cr4Mo4Ni4V鋼滲層組織較單純滲碳的G13Cr4Mo4Ni4V鋼滲層組織明顯細化。劉金玲等[12]研究了不同氮氫比對G13Cr4Mo4Ni4V鋼離子滲氮后表層硬度、滲氮層深度及滲氮層脈狀組織的影響，發現隨著氮氫比的增大，表層硬度升高，滲氮層厚度增加，但是降低氮氫比可以改善滲氮層的脈狀組織。畢明龍等[13]研究了滲氮溫度對G13Cr4Mo4Ni4V鋼滲氮層厚度及殘余應力的影響，發現隨著滲氮溫度的提升，滲氮層厚度提升，且經過滲氮后最大殘余壓應力提升至850 MPa以上。……