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無錫不銹鋼板:G13Cr4Mo4Ni4V鋼滲碳時(shí)粗大及網(wǎng)狀碳化物的成因及消除

時(shí)間:2019-06-13    作者:無錫不銹鋼板    瀏覽:0
G13Cr4Mo4Ni4V是新型高溫滲碳軸承鋼,具有較高的強(qiáng)度及耐高溫性能,已廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)。軸承套圈加工流程為:鍛造→退火→車加工→滲碳→一次淬火→高溫回火→二次淬火→回火,其中,滲碳過程直接影響軸承工作表面的熱處理質(zhì)量。在滲碳過程中,一方面要使碳盡量均勻地?cái)U(kuò)散到零件表面,避免形成網(wǎng)狀碳化物,另一方面對(duì)已形成的網(wǎng)狀碳化物進(jìn)行消除。其目的是防止淬火時(shí)滾道表面因存在網(wǎng)狀碳化物而開裂,影響軸承的耐磨性等使用性能。因此,有必要消除滲碳時(shí)形成的粗大碳化物,減少滲碳過程中網(wǎng)狀碳化物形成幾率。洛陽LYC軸承有限公司的研究人員制定了研究方案,開展相關(guān)的熱處理工藝試驗(yàn)。  
G13Cr4Mo4Ni4V軸承鋼的化學(xué)成分見表1。
    表1 G13Cr4Mo4Ni4V軸承鋼的化學(xué)成分(ω,%)                                        
元素
C
Cr
Mo
V
Ni
Mn
標(biāo)準(zhǔn)值
0.11~0.15
4.0~4.25
4.0~4.5
1.13~1.33
3.2~3.6
0.15~0.35
實(shí)測(cè)值
0.14
4.15
4.32
1.22
3.49
0.27
元素
Si
S
P
Co
W
Cu
標(biāo)準(zhǔn)值
0.1~0.25
≤0.01
≤0.015
≤0.25
≤0.15
≤0.10
實(shí)測(cè)值
0.16
≤0.01
≤0.015
≤0.25
≤0.15
≤0.10
 
滲碳過程中消除方法:根據(jù)擴(kuò)散第二定律,擴(kuò)散系數(shù)D與溫度T呈指數(shù)關(guān)系,晶界的粗大碳化物向晶內(nèi)、表層深處和表面外進(jìn)行強(qiáng)烈擴(kuò)散,使碳分布趨于均勻,從而消除網(wǎng)狀碳化物。高溫滲碳鋼滲碳時(shí)溫度為945℃,當(dāng)過程試樣出現(xiàn)粗大碳化物時(shí)將爐溫提高5℃,保持碳勢(shì)不變進(jìn)行擴(kuò)散試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)擴(kuò)散3~4小時(shí)即可消除網(wǎng)狀碳化物,將該方法應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際加工,效果明顯。
二次淬火過程中消除方法:常規(guī)工藝下的高溫滲碳軸承鋼套圈的滲碳層二次淬、回火組織應(yīng)為均勻分布的碳化物+隱晶馬氏體+少量殘余奧氏體。對(duì)于出現(xiàn)粗大碳化物的套圈,通過調(diào)整加熱溫度或保溫時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)當(dāng)溫度提高5℃或保溫時(shí)間延長(zhǎng)5min即可消除粗大碳化物。
對(duì)于形成網(wǎng)狀碳化物的套圈,通過提高溫度及延長(zhǎng)保溫時(shí)間的工藝方法進(jìn)行多次試驗(yàn),均不能消除,只能通過補(bǔ)滲擴(kuò)散的方法進(jìn)行消除,但補(bǔ)滲擴(kuò)散出爐后,套圈需要經(jīng)過二次滲碳高溫淬火,淬火過程中在組織應(yīng)力和熱應(yīng)力共同作用下,套圈的變形量增大,外徑也會(huì)縮小,甚至超出尺寸要求,因此,滲碳時(shí)應(yīng)盡量避免網(wǎng)狀碳化物產(chǎn)生。
對(duì)于滲碳過程中有粗大碳化物的套圈,通過上述方法進(jìn)行處理,淬回火后硬度可達(dá)62HRC以上,與無粗大碳化物的套圈相比,其硬度提高1HRC。故為獲得較高硬度,可以在滲碳過程中控制粗大碳化物的含量,在后續(xù)二次淬火過程中進(jìn)行消除,但要根據(jù)套圈磨削留量的要求嚴(yán)格控制,防止粗大碳化物的深度超標(biāo)。