專利名稱：鋼的完全貝氏體淬火方法

　　技術(shù)領(lǐng)域：

　　本發(fā)明涉及一種用于軸承和其它承載構(gòu)件的鋼的完全貝氏體淬火的方法。

　　有時優(yōu)選貝氏體淬火方法而不是馬氏體淬火。這是因?yàn)樨愂象w組織通常具有更好的機(jī)械性能，例如更高的韌性、更高的抵抗裂紋擴(kuò)展的能力等等。因此，對于在惡劣條件下、特別是在疲勞條件下服役的構(gòu)件，例如軸承或其它承載構(gòu)件，貝氏體組織將是非常適合的。

　　貝氏體淬火廣泛應(yīng)用于制造高強(qiáng)度、高韌性的構(gòu)件。對于一種給定的鋼，與馬氏體組織相比，貝氏體組織常常表現(xiàn)出優(yōu)越的機(jī)械性能和組織穩(wěn)定性。貝氏體淬火的缺點(diǎn)是工藝周期長。為了縮短等溫貝氏體相變的工藝周期，有必要提高貝氏體相變的溫度。然而，這會降低硬度，從而影響構(gòu)件的性能。

　　GB,A,2019436揭示了一種制造一種具有較好韌性、強(qiáng)度和低成本鋼的方法。該方法涉及在馬氏體相變點(diǎn)以上0～100℃區(qū)間內(nèi)的一種貝氏體淬火處理，直到獲得了85％的最大轉(zhuǎn)變量，轉(zhuǎn)變量優(yōu)選在80％，隨后冷卻到室溫。與傳統(tǒng)的完全相變相比，該方法節(jié)約了大量時間，因此更為經(jīng)濟(jì)。然而，因?yàn)殇摰囊徊糠植⑽崔D(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w，該鋼的性能的確受到了影響。

　　本發(fā)明的目的在于提供一種完全貝氏體淬火的方法，可以縮減貝氏體相變的時間，而不降低硬度。與傳統(tǒng)的等溫貝氏體相變相比，采用新工藝就可以縮減獲得給定硬度的工藝時間，或者相變時間一定，提高硬度。

　　根據(jù)本發(fā)明，上述效果的獲得是通過在一個低的溫度(正好在Ms溫度以上)開始貝氏體相變，并將50％以上的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w，隨后提高溫度以加速殘余奧氏體向貝氏體的相變。

　　根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的實(shí)施方案，在提高溫度加速貝氏體相變之前，大約有60-80％的奧氏體轉(zhuǎn)變成為貝氏體。

　　下面參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中，

　　圖1給出了兩個熱處理周期的一個示意圖，它們達(dá)到的硬度大致相同，但是其中一個的相變時間顯著地短，并且，圖2給出了兩個熱處理周期的一個示意圖，它們相變時間相同，但是其中一個得到的材料的硬度顯著地高。

　　在示意圖1中，畫出了兩個熱處理周期的溫度與對數(shù)時間的關(guān)系，它們達(dá)到的硬度大致都是60HRC。Ms表示馬氏體相變的開始點(diǎn)，它通常隨著鋼中的合金成分在180到280℃之間變化。Bs表示貝氏體相變的開始點(diǎn)，Bf表示貝氏體相變的完成點(diǎn)。為了獲得最大的硬度，貝氏體相變開始溫度應(yīng)該接近馬氏體相變開始點(diǎn)。然而，這將導(dǎo)致很長的相變時間而變得不經(jīng)濟(jì)，這在圖1中用虛線i表示。

　　根據(jù)本發(fā)明，如圖1中實(shí)線所示，貝氏體相變開始于略高與Ms點(diǎn)，直到轉(zhuǎn)變量超過25％到99％，優(yōu)選在50-90％，隨后在更高的溫度下加快相變速率達(dá)到100％的相變以完成其余部分的淬火。在更高溫度下形成的貝氏體對硬度沒有明顯的影響。

　　本發(fā)明工藝的另一實(shí)施方法是在給定的相變時間內(nèi)提高材料的硬度，這描述在圖2中。對于用虛線描述的工藝中，相對于達(dá)到100％貝氏體相變的時間，在對相變速率優(yōu)化的溫度下進(jìn)行相變。得到的材料具有58HRC的硬度。

　　根據(jù)本發(fā)明，沿著圖2中的實(shí)線在更低的溫度下進(jìn)行貝氏體相變淬火，使轉(zhuǎn)變量達(dá)到50％以上，優(yōu)選在60-80％，隨后將溫度提高到所說的優(yōu)化溫度。這樣在相同的相變時間內(nèi)，得到了一種硬度為HRC60的合金鋼。

　　與傳統(tǒng)貝氏體淬火相比，本發(fā)明實(shí)際上有兩個特征，即更短的相變時間和更高的硬度。結(jié)果還表明貝氏體的組織穩(wěn)定性提高了，這對許多應(yīng)用場合很重要。

　　本發(fā)明將在下面實(shí)施例中詳細(xì)描述。

　　實(shí)施例試驗(yàn)在膨脹儀中進(jìn)行。鋼的成分如表1所示。

　　表1化學(xué)成分(％重量)

　　表2中的實(shí)施例顯示，采用新的貝氏體熱處理制度，在9h+1h(No#1)的相變時間，有可能獲得約60HRC的硬度。如采用傳統(tǒng)的貝氏體淬火工藝得到相同的硬度，則相變時間約為33h(No#2)。采用傳統(tǒng)的貝氏體淬火工藝用10小時的相變時間會使硬度降低到約59HRC(No#3)。

　　表2熱處理實(shí)驗(yàn)

　　N.A.=未采用

　　權(quán)利要求

　　1．一種用于軸承和其它承載構(gòu)件的鋼的完全貝氏體淬火的方法，其中貝氏體相變在剛好超過馬氏體相變點(diǎn)的溫度進(jìn)行，在所說的溫度下25-99％的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w，隨后提高溫度加速相變使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w。

　　2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在提高溫度以加速相變之前，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w的量達(dá)到約50-90％。

　　3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中提高溫度以提高相變速率。

　　全文摘要

　　一種用于軸承和其它承載構(gòu)件的鋼的完全貝氏體淬火的方法,其中貝氏體相變在剛好超過馬氏體相變點(diǎn)的溫度進(jìn)行,在所說的溫度下25－99%的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w,隨后提高溫度加速相變使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w。

　　文檔編號C21D6/00GK1214368SQ9811677

　　公開日1999年4月21日 申請日期1998年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月1日

　　發(fā)明者T·倫德, S·拉爾森, P·奧倫德 申請人:奧瓦科鋼鐵股份公司

　　專利名稱：釩合金軸承鋼的制作方法

　　技術(shù)領(lǐng)域：

　　本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的釩合金軸承鋼。

　　一種軟的退火軸承鋼如AISE52100在馬氏體淬火后的硬度，很大程度上取決于固溶體中的碳含量，對于給定的淬火制度下的奧氏體化條件也同樣受碳含量的很大影響。更高的奧氏體化溫度或更長的時間導(dǎo)致更多的碳化物溶解。對于油淬構(gòu)件，一般認(rèn)為，獲得最高硬度優(yōu)選使固溶體中碳含量在0.6-0.8重量％之間的某個值。降低碳含量會形成較軟的馬氏體。提高碳含量則會增加殘余奧氏體的含量，這會造成硬度下降和形成不利的馬氏體組織形貌。而且，殘余奧氏體含量過多會造成組織穩(wěn)定性很差。

　　淬火的軸承鋼經(jīng)常經(jīng)受磨損載荷。為了改善磨損性能，有必要盡可能提高硬度。而這也可以通過引入一定量的硬質(zhì)碳化物如VC來辦到。

　　軸承鋼構(gòu)件的韌性相對較低。這會導(dǎo)致突然性的破壞，因此希望提高所說的鋼的韌性。可以通過Ni合金化的方法提高韌性，Ni是一種能改善韌性的元素。

　　對于在惡劣條件下服役的鋼，組織的穩(wěn)定性很重要，這可以通過Si的合金化來改善。Si能夠在退火時推遲碳化物的析出從而提高組織穩(wěn)定性。而這可以減少晶界的碳化物析出，因此對降低退火脆性也有好處。

　　大的構(gòu)件要求高的淬透性以保證能夠完全淬透。添加合金元素可以提高淬透性。

　　本發(fā)明的目的在于提供一種鋼，該鋼對奧氏體化溫度和時間表現(xiàn)出更大的容限，以便優(yōu)化碳含量。

　　采用本發(fā)明鋼獲得上述效果，該鋼的成分分析結(jié)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其余為Fe和可能的雜質(zhì)。

　　通過添加碳化物形成元素，優(yōu)選V以及Cr，可以獲得與標(biāo)準(zhǔn)軸承鋼相比優(yōu)選的碳含量。由于形成了硬碳化物VC，耐磨性提高了。添加Ni提高了韌性而添加Si提高了組織穩(wěn)定性。所要求的淬透性則通過平衡添加Cr,Mo和Mn來達(dá)到。

　　根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方案，所說的的鋼具有以下組成重量％C 0.60-1.00Si0.4-2.10Mn0.1-1.00Ni0.5-2.00Cr0-2.00Mo0-0.50V 0.25-1.00其余為Fe和可能的雜質(zhì)。

　　根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施方案，所說的的鋼具有以下組成重量％C 0.75-0.95Si0.8-1.80Mn0.1-1.00Ni0.5-1.50Cr0-2.00Mo0-0.50V 0.4-0.80其余為Fe和可能的雜質(zhì)。

　　下面參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中，

　　圖1給出了鋼A的平衡狀態(tài)下各相的比例(摩爾％)與溫度的關(guān)系；圖2給出了鋼B相應(yīng)圖1的關(guān)系。

　　圖3給出了鋼A奧氏體中碳含量與溫度的關(guān)系，并且，圖4給出了鋼B相應(yīng)圖3的關(guān)系。

　　所說的鋼應(yīng)該具有足夠的釩含量以阻止過剩的碳在奧氏體化溫度范圍進(jìn)入固溶體中。碳含量與釩含量應(yīng)該處于平衡，以便在選定的奧氏體化溫度下平衡碳含量是優(yōu)選的。這樣的成分顯示在表1中。

　　表1本發(fā)明釩軸承合金鋼

　　采用熱力學(xué)模擬程序Thermocalc進(jìn)行的理論計(jì)算顯示了添加釩的作用。添加釩導(dǎo)致形成一種在較高溫度下穩(wěn)定的碳化物。比較了添加了釩的鋼A和未添加釩的鋼B。其成分如表2所示。

　　表2化學(xué)成分(重量％)

　　在圖1中描述了表2中一種鋼平衡狀態(tài)下各相的摩爾百分比與溫度的關(guān)系；對于這種釩合金鋼，碳化物(VC)直到大約1200℃都是穩(wěn)定的。在圖2中，相應(yīng)的曲線圖描述了鋼B并不含有這部分碳化物。

　　釩能夠形成在更高溫度下穩(wěn)定的碳化物，這會導(dǎo)致在更寬的溫度范圍溶解碳化物，并且使奧氏體基體對碳飽和。這示意在圖3和4中，其中奧氏體中的平衡碳含量(其余的碳束縛于碳化物中)表示為溫度的函數(shù)。如圖3，鋼A在830-900℃的奧氏體化溫度時，奧氏體中最大的碳含量(平衡態(tài))是0.72-0.74％(重量)。如圖4，鋼B在相同的溫度范圍的碳含量在0.75～0.85重量％之間。這表明鋼B處于奧氏體化溫度的時間對得到的碳含量非常重要。而且，鋼B并不含有對耐磨性有益的硬質(zhì)的碳化釩。

　　權(quán)利要求

　　1．一種改進(jìn)的釩合金軸承鋼，具有以下組成，重量％C 0.60-1.10Si0-2.10Mn0-2.00Ni0-2.00Cr0-2.00Mo0-0.75V 0.25-1.00其余為Fe和可能的雜質(zhì)。

　　2．根據(jù)權(quán)利要求1的一種鋼，具有以下組成重量％C 0.60-1.00Si0.4-2.10Mn0.1-1.00Ni0.5-2.00Cr0-2.00Mo0-0.50V 0.25-1.00其余為Fe和可能的雜質(zhì)。

　　3．根據(jù)權(quán)利要求1的一種鋼，具有以下組成重量％C 0.75-0.95Si0.8-1.80Mn0.1-1.00Ni0.5-1.50Cr0-2.00Mo0-0.50V 0.4-0.80其余為Fe和可能的雜質(zhì)。

　　全文摘要

　　一種改進(jìn)的釩合金軸承鋼具有以下組成,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;其余為Fe和可能的雜質(zhì)。

　　文檔編號C22C38/00GK1211634SQ9811677

　　公開日1999年3月24日 申請日期1998年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月1日

　　發(fā)明者T·倫德, S·拉爾森, P·奧倫德 申請人:奧瓦科鋼鐵股份公司