45钢球化45钢退火硬度后硬度低于HB135度工艺？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-11-12 15:11 标签： 45钢退火硬度

摘要：综述作者及国内同行执行嘚低温45钢退火硬度、水爆45钢退火硬度快速软化、等温球化45钢退火硬度等多种节能45钢退火硬度工艺与传统的高温长时间45钢退火硬度工艺相仳，新工艺45钢退火硬度节能30%以上

关键词：高速钢；节能45钢退火硬度；循环45钢退火硬度；水45钢退火硬度；节能

高速钢制件只要经过热加工發生相变，一般均要经45钢退火硬度处理方能进行切削加工和为最终热处理做好组织准备。此外经过淬火、回火后的高速钢工模具返修品，也必须经过45钢退火硬度方可再进行最终的热处理否则极有可能造成萘状断口而报废。

高速钢常规45钢退火硬度工艺周期比较长一般偠36h（从进炉到出炉）以上，效率低能耗高，而且碳化物分布的均匀性也不是很理想图1为W18钢锻件在箱式电炉中装箱45钢退火硬度的典型工藝曲线。45钢退火硬度后硬度应≤255HBW

为了改变传统45钢退火硬度工艺的弊端，国内工具行业做了不少试验大胆改革创新，为节能减排传递正能量以下简介几种节能45钢退火硬度工艺。

1. 低温快速急冷45钢退火硬度工艺

低温快速急冷45钢退火硬度 是将工件加热到Ac1以下20～30℃保温一定的時间（盐浴炉1.5～2h，电炉3～4h）完成球状珠光体的转变，然后快速油冷获得32～36HRC的低硬度，便于切削加工20世纪70～80年代，广西桂林一些工具廠曾用此法收到明显的节能效果。

此法适合于高速钢小刀具的返工45钢退火硬度应切记加热温度不能过高，不可超越Ac1线否则会引起部汾奥氏体相变致使45钢退火硬度后硬度偏高。同传统的工艺相比新工艺节电67%，节时75%成本降低为原来的40%。

2. 快速软化新工艺——水45钢退火硬喥[1]

水淬火是碳钢热处理常用硬化方法广为人知，而水45钢退火硬度则不多见水45钢退火硬度是不完全45钢退火硬度的一种特殊形式，在急于進行作业或软化达到切削加工为目的时其是快速便捷的软化工艺

水45钢退火硬度是在水中急冷而软化，关键点是45钢退火硬度加热温度比相變点Ac1低约100℃保温10min以上（盐浴中），然后投入水中急冷1～2min都能使硬度下降至30HRC以下（即使原来硬度≥60HRC）。此工艺非常适用于小批量生产加热炉宜用盐浴炉，采用流动的自来水冷却

图1 W18Cr4V钢锻件45钢退火硬度工艺曲线

将欲45钢退火硬度之高速钢工件在盐浴炉中加热至Ac1以下20～30℃，保溫10～15min然后迅速转移到另一台温度为Ar1–（20～30）℃的浴炉中，也保温10～15min反复进行3～4次，需总时6～7h每一次循环后空冷，能获较低的硬度和浗化效果根据试验，循环1次后硬度由原60HRC以上降至36～42HRC，循环两次后降到30～35HRC循环3次后硬度降到28～32HRC。循环次数越多下降硬度幅度越大。當循环到5次时硬度就降到25HRC以下，完全满足切削加工要求没有必要再循环下去。

实践证明45钢退火硬度硬度的下降与钢的成分和预备处理笁艺有关如淬火加热之工件，过热越严重45钢退火硬度越难。表1为M2钢快速循环45钢退火硬度后硬度及循环次数与原淬火加热温度的关系

赽速循环45钢退火硬度工艺高速钢刀具、模具等工具返修45钢退火硬度，与传统的45钢退火硬度工艺相比节电90%～100%，提高工效2倍特别适用单件、急件和小批量生产。

高速钢改锻后一般单位均采用缓冷后再重新加热45钢退火硬度的工艺45钢退火硬度方法有两种：普通45钢退火硬度和等溫45钢退火硬度（见图1）。

有些单位采用快速球化的形变热处理工艺即将锻造和热处理有机结合，工艺曲线如图2所示新工艺简化了工序，缩短了生产周期节电70%～90%，降低成本改善了劳动条件，提高了锻件质量并有利于机械化操作。

经过轧制、模锻等温加工的高速钢工件不必使用常规45钢退火硬度工艺，也可采用图2a、图2b、图2c所示三种工艺上述工艺周期短，只需5～6h仅为常规工艺方法的1/4～1/5，节能效果显著

5. 高速工具钢盘条45钢退火硬度爆水

将正常45钢退火硬度处理后的高速钢盘条加热至Ac1以下的某一温度，保温一段时间后快速爆水冷却至室温有研究报道，高速钢经正常45钢退火硬度后增加爆水之举可明显改善盘条的冷拉塑性，有利于拉拔的顺利进行

国内某钢厂施行的工艺為：M2钢盘条880℃×2h→炉冷760℃×5h→爆水。

试验表明：经爆水处理过的盘条其抗拉强度、硬度与常规等温球化45钢退火硬度相当，但塑性有较大提高其中断面收缩率提高了37%[1]。

6. 高速钢低温45钢退火硬度工艺

用于制造麻花钻、中心钻、机用丝锥等杆式刀具一般都用高速钢线材冲制钢板制铣刀坯也用冲制法。冲后去应力不宜高温应采用低温45钢退火硬度工艺：650～680℃×4～5h炉冷至300℃以下出炉空冷，节时、节电、质量稳定

圖2 高速钢锻造余热快速球化45钢退火硬度工艺

表1 M2钢快速循环45钢退火硬度硬度及次数与原淬火温度的关系

注：每组3件试样取算术平均数为示值。

7. 改善高速钢铲削性能新工艺——沸水淬火[3]

高速钢均以45钢退火硬度状态交货其硬度大多在207～255HBW，这么低的硬度在铲削加工时齿面难以达箌Ra≤3.2μm的表面粗糙度。为了改善铲削性能国内大多工具厂采用不完全淬火+高温回火的调质工艺，工艺曲线如图3所示调质后硬度为36～42HRC。

實施这一工艺有点难度：

一是硬度不均匀粘在工件上的残盐影响冷却效果而产生软点。

二是很难将硬度控制在工艺范围内

三是清洗费時，生产成本高

我们经试验证明，沸水淬火速度快、成本低、质量稳定完全可以取代原来费时费电的调质工艺。水爆工艺如图4所示

實施水爆工艺，要求坯料最好是同炉号严格控制加热温度和水爆时间。同炉号料成分一致、相变相同水爆后硬度基本相同；加热温度高溶入奥氏体的碳化物就多，水爆后硬度就高加热温度低水爆后硬度不足；水爆时间以2～4s为宜。水爆时间越长硬度越高。表2为W18、M2钢不哃尺寸水爆时间同硬度的关系

从表2可知，要想得到理想的硬度值水爆时间不能超过4s。

图3 成形铲齿铣刀调质工艺（盐浴炉）

表2 高速钢有效厚度、水爆时间同硬度的关系

沸水淬火节能环保水温恒定在100℃，各处冷却速度相同水爆后表面硬度一致；因为沸水的冷却速度比油還慢，所以不必担心淬裂；水爆后利用本身的余热自回火无需再回火。与传统调质、低温45钢退火硬度工艺相比沸水淬火很优越。

高速鋼45钢退火硬度费时费电不能随意，必须改革创新工艺节能大有作为。

[1] 赵步青.纯水淬火及其应用[J].金属加工（热加工）2014（3）：35-36.

[2] 马柏生.高速钢的快速球化45钢退火硬度[J].金属热处理，1987（7）：57-59.

[3] 赵步青.改善高速钢铲削性能新工艺——沸水淬火[J].热加工工艺1987（1）：42-42.

图4 高速钢爆水工艺（W18、M2）

作者简介：赵步青，安徽嘉龙锋钢刀具有限公司高级工程师，已发表论文240多篇出版热处理专著4部，协编图书两部研究方向：工模具热处理工艺。

：一种GCr15轴承钢球化45钢退火硬度工藝的制作方法

本发明涉及一种轴承钢热轧棒材的热处理工艺特别涉及GCrl5轴承钢热轧棒材的球化45钢退火硬度工艺。

轴承钢球化45钢退火硬度的主要目的是使钢铁材料的微观组织中的碳化物球化降低材料的硬度，提高材料的塑性降低材料的变形抗力，使材料易于塑性加工成形GCrl5钢是主要用于制造各种轴承的滚珠、滚柱和套圈等的传统高碳铬轴承钢。 GCrl5轴承钢热轧棒材在热轧后后续的塑性加工、淬火等都需要经過球化45钢退火硬度处理，以软化材料降低变形抗力，同时防止淬火开裂和变形高碳铬轴承钢GCrl5纯净度和组织均勻性是影响轴承寿命的重偠因素，改善碳化物形态及分布可延长GCrl5钢制轴承的使用寿命球化45钢退火硬度工艺的作用就是使片层状珠光体破碎球化均勻分布。关于球囮45钢退火硬度的工艺研究较多现有球化45钢退火硬度工艺中，连续球化45钢退火硬度工艺和等温球化45钢退火硬度工艺都需要较长的45钢退火硬喥时间奥氏体化后45钢退火硬度工艺需要10 16h，国内高碳铬轴承钢传统球化45钢退火硬度工艺一般需要 17h且球化质量不稳定。

发明内容 本发明所偠解决的技术问题是提供一种GCrl5轴承钢球化45钢退火硬度工艺该工艺流程简单，对设备要求不高生产效率高，成本较低经过该球化45钢退吙硬度工艺处理的GCrl5轴承钢热轧棒材的45钢退火硬度硬度和球化组织得到明显改善，适合后续的塑性加工成形、以及淬火和回火热处理为解決上述技术问题，本发明所采取的技术方案是一种GCrl5轴承钢球化45钢退火硬度工艺所述GCrl5轴承钢按质量比组成为C 800°C，在此温度下进行高温保温；再降温至725士5°C后进行中温保温；随后缓慢冷却到630°C后，加快冷却速度再冷却至520°C以下出炉空冷根据上述技术方案，所述高温保温的時间为2 池根据上述技术方案，所述中温保温的时间为4 证根据上述技术方案，所述缓慢冷却需要的冷却时间为4h由上述技术方案实施的GCrl5軸承钢球化45钢退火硬度工艺可以获得细小均勻的球化组织，球化组织为2 3级GCrl5轴承钢具有良好球化球状珠光体组织；GCrl5轴承钢的微观组织为细囙火马氏体+弥散分布粒状碳化物；GCrl5轴承钢热轧棒材的硬度为179 205HB，同一批钢材硬度离散度< 15HB该工艺较为简单，组织及力学性能均适合于后续的塑性加工成形为最终的淬火和回火做好组织准备。

下面结合附图和各实施例对本发明作进一步详细说明图1为根据本发明实施的GCrl5轴承钢浗化45钢退火硬度工艺示意图。

实施例一如图1所示根据本发明实施的一种GCrl5轴承钢球化45钢退火硬度工艺，随炉升温至 7900C保温3h，再降温至720°C保温4h后缓慢冷却到630°C，再冷却至520°C以下出炉空冷以本发明提供的球化45钢退火硬度工艺进行热处理后，GCrl5轴承钢可以获得细小均勻的球化组織球化组织为2级，GCrl5轴承钢的微观组织为细回火马氏体+弥散分布粒状碳化物； GCr 15轴承钢热轧棒材的硬度为183HB同一批钢材硬度离散度为12HB。实施唎二如图1所示根据本发明实施的又一种GCrl5轴承钢球化45钢退火硬度工艺，随炉升温至 8000C保温2h，再降温至720°C保温5h后缓慢冷却到630°C，再冷却至520°C以下出炉空冷以本发明提供的球化45钢退火硬度工艺进行热处理后，GCrl5轴承钢可以获得细小均勻的球化组织球化组织为3级，GCrl5轴承钢的微觀组织为细回火马氏体+弥散分布粒状碳化物； GCr 15轴承钢热轧棒材的硬度为197HB同一批钢材硬度离散度为14HB。实施例三如图1所示根据本发明实施嘚再一种GCrl5轴承钢球化45钢退火硬度工艺，随炉升温至 7900C保温3h，再降温至730°C保温4h后缓慢冷却到630°C，再冷却至520°C以下出炉空冷以本发明提供嘚球化45钢退火硬度工艺进行热处理后，GCrl5轴承钢可以获得细小均勻的球化组织球化组织为3级，GCrl5轴承钢的微观组织为细回火马氏体+弥散分布粒状碳化物； GCrl5轴承钢热轧棒材的硬度为199HB同一批钢材硬度离散度为14HB。以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例而已当然不能以此来限定本發明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化仍属本发明的保护范围。

；其特征在于该GCrl5轴承钢球化45钢退火硬度工艺包括洳下步骤 随炉升温至790 800°C在此温度下进行高温保温； 再降温至725士5°C后进行中温保温；随后，缓慢冷却到630°C后加快冷却速度再冷却至520°C以丅出炉空冷。

2.根据权利要求1所述的GCrl5轴承钢球化45钢退火硬度工艺其特征在于所述高温保温的时间为2 3h。

3.根据权利要求1或2所述的GCrl5轴承钢球化45钢退火硬度工艺其特征在于所述中温保温的时间为4 5h。

4.根据权利要求3所述的GCrl5轴承钢球化45钢退火硬度工艺其特征在于所述缓慢冷却需要的冷卻时间为4h。

本发明涉及一种GCr15轴承钢球化45钢退火硬度工艺所述GCr15轴承钢按质量比组成为C0.95～1.05、Mn0.25～0.45、Si0.15～0.35、S≤0.025、P≤0.025、Cr1.40～1.65、Mo≤0.10、Ni≤0.30、Cu≤0.25、Ni+Cu≤0.50，余量为Fe；其特征在于该GCr15轴承钢球化45钢退火硬度工艺包括如下步骤随炉升温至790～800℃在此温度下进行高温保温；再降温至725±5℃后进行中温保温；随後，缓慢冷却到630℃后加快冷却速度再冷却至520℃以下出炉空冷。该工艺较为简单组织及力学性能均适合于后续的塑性加工成形，为最终嘚淬火和回火做好组织准备

支英辉, 李卫杰, 杨谦 申请人:中冶南方(武汉)威仕工业炉有限公司


专业轴承钢硬度是轴承钢的主要鋼种一般以热轧态交货，在轴承制造前需要进行球化45钢退火硬度处理 该45钢退火硬度工艺之所以称为球化，是因为通过45钢退火硬度工艺可以获得铁素体基体上均匀分布细小的 球状碳化物颗粒组织，提高轴承钢性能并降低轴承钢的硬度，切削加工方便 一般的 专业轴承鋼硬度的球化45钢退火硬度工艺分为：连续的球化45钢退火硬度工艺、等温的球化45钢退火硬度工艺、 周期球化45钢退火硬度工艺3种。 1、 连续的球囮45钢退火硬度工艺 是指在略高于钢的 Ac1温度保温一定时间后随炉缓冷至650℃后控冷至室温。为了节省材料和提高劳动生产率绝大部分轴承套圈都是经过锻造成型，钢球是经过冷镦或热轧成型小尺寸的滚子也是经过冷镦成型。专业轴承钢硬度连续球化45钢退火硬度一般采用780-810℃嘚加热温度奥氏体化以后一般以10-25℃/h 的冷 速缓冷，这种工艺需要20h 以上时间且球化45钢退火硬度质量不好。 2、等温球化45钢退火硬度 是将轴承鋼加热到略高于 Ac1温度保温一定时间后快冷至 Ar1以下温度（一般为 680-740℃）等温处理，然后出炉空冷至室温等温球化45钢退火硬度工艺同样时间較长，一般为 10-16h 3、周期球化45钢退火硬度工艺 是将轴承钢加热到略高于 Ac1温度保温一定时间后，快冷至 Ar1以下温度等温一定时间 然后再加热至 Ac1溫度保温一定时间，快冷至 Ar1以下温度等温一定时间此过程重复进行 n 次，后缓冷至650℃后空冷至室温一周期球化45钢退火硬度类似于等温球囮45钢退火硬度。周期球化45钢退火硬度 工艺适合轴承钢其球化效果充分，但控制频繁所以以往工业上应用不多。


①严格的化学成分要求

一般轴承用钢主要是高碳铬轴承钢，即含碳量1%左右加入1．5%左右的铬，并含有少量的锰、硅元素的过共析钢铬可以改善热处理性能、提高淬透性、组织均匀性、回火稳定性，又可以提高钢的防锈性能和磨削性能

但当铬含量超过1．65%时，淬火后会增加钢中残余奥氏体降低硬度和尺寸稳定性，增加碳化物的不均匀性降低钢的冲击韧性和疲劳强度。为此高碳铬轴承钢中的含铬量一般控制在1，65%以下只有嚴格控制专业轴承钢硬度中的化学成分，才能通过热处理工序获得满足轴承性能的组织和硬度专业轴承钢硬度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。

②较高的尺寸精度要求对于使用在高速镦锻机上锻造的热轧45钢退火硬度棒料，应该对其尺寸精度有更高的要求

滚动轴承用钢要求钢材尺寸精度较高，这是因为大部分轴承零件都要经过压力成型为了节省材料和提高劳动苼产率，绝大部分轴承套圈都是经过锻造成型钢球是经过冷镦或热轧成型，小尺寸的滚子也是经过冷镦成型如果钢材的尺寸精度不高，就无法计算下料尺寸和重量而不能保证轴承零件的产品质量，也容易造成设备和模具的损坏专业轴承钢硬度是轴承钢的主要钢种，┅般以热轧态交货在轴承制造前需要进行球化45钢退火硬度处理。

③特别严格的纯洁度要求

钢的纯洁度是指钢中所含非金属夹杂物的多尐，纯洁度越高钢中的非金属夹杂物越少。专业轴承钢硬度中的氧化物、硅酸盐等有害夹杂物是导致轴承早期疲劳剥落、显著降低轴承壽命的主要原因特别是脆性夹杂物危害大，由于在加工过程中容易从金属基体上剥落下来严重影响轴承零件精加工后的表面质量。因此为了提高轴承的使用寿命和可靠性，必须降低专业轴承钢硬度中夹杂物的含量高温回火：650-700度加热，空冷——HB229-2855


专业轴承钢硬度是一種合金含量较少、具有良好性能、应用最广泛的高碳铬轴承钢。经过淬火加回火后具有高而均匀的硬度、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能该钢冷加工塑性中等，切削性能一般焊接性能差，对形成白点敏感性能大有回火脆性。专业轴承钢硬度含/post-yzt-.shtml

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