轴承钢纺机专件热处理工艺改进

　　摘　要：传统的GCr15钢纺机专件热处理工艺存在某些不足之处，通过实验分析，将GCr15钢件的淬火＋冷处理改为淬火＋等温处理，不但节省了能源，而且提高产品质量。
　　关键词：GCr15钢；等温马氏体相变
　　我厂是全国Z大的生产纺织机械专件的厂家。其主要零件有锭杆、纺锭轴承和气流纺轴承等，材料都是GCr15轴承钢。目前，一般国内的单位大都采用如下工序生产：车加工→去应力回火→淬火→局部回火→冷处理→回火→初校→去应力回火→复校，但其产品的抗接触疲劳强度性能不够理想。国外纺织机械专件的热处理如瑞士SHM公司和德国SKF公司采用的是高频感应淬火回火，我厂也从德国HWA感应加热公司引进感应加热设备进行过尝试，但其每天的产量很低而远远达不到生产的需求。根据国内外文献资料及一系列实验数据分析，我们将其热处理工艺做了一些改进。改进后，不但节省了能源，而且提高了质量。
　　1　改进后的工艺与实验结果
　　开始，我们做实验的是锭杆，下面分析过程中的数据都是锭杆热处理的数据。后来，我们推广到其它的纺织专件，效果也很好。改进后的生产工序为：车加工→去应力回火→淬火＋等温处理→局部回火→回火→校直→去应力回火→复校。
　　淬火GCr15钢中残余奥氏体的等温马氏体相变的研究得到的TTT图如图1所示。根据其动力学曲线认为：阶段系变温马氏体内碳的扩散及变温马氏体的继续长大；第二阶段为等温马氏体的重新形核、长大。GCr15钢经淬油后有约10％残余奥氏体时，其接触疲劳寿命Z高，但残余奥氏体将因温度改变（下降）或受应力而进行相变，影响工件尺寸稳定性。为保持尺寸稳定，一般将工件进行冷处理。冷处理对残余奥氏含量的影响见图2。冷处理后工件应放在空气中恢复至室温后立即回火，否则，会导致开裂。

图1 淬火后GCr15钢等温马氏体形成的TTT图

图2 GCrl5钢深冷处理温度对残余奥氏体含量的影响

　　冷处理在保证了零件尺寸的稳定性的同时又牺牲了其接触疲劳性能。而将GCr15钢进行100℃附近的等温处理，使之形成少量的等温马氏 体后回火，则既可以在提高接触疲劳寿命（比经冷处理＋回火的提高35％，比正常淬火回火的提高18％）的条件下又能提高尺寸稳定性（比正常淬火回火）达34％，等温马氏体的形成能使经受力学稳定的残余奥氏体在零下温度时不容易转化（如图３），形成2.5％等温马氏体时残余奥氏体在-145℃下几乎全部不转变，并且经循环应力时也保持其稳定性。工件形成很少量的等温马氏体后，其尺寸稳定性显著提高了。

图3 GCrl5钢经l150℃油淬后等温形成不同量的等温马氏体对-145℃残余奥氏转化量的影响

　　改进前热处理工艺：840～860℃保温、20min淬油→350℃硝盐局部回火、2min→65℃冷处理、240min→150-160℃回火、240min。
　　改进后热处理工艺：855℃保温、12min淬油→105℃油中等温、8min→350℃硝盐局部回火、2min→150～160℃回火、240min。
　　2　应用效果
　　经过上述的工艺改进后，客户对我厂的产品评价很高，产品供不应求。
　　（1）弯曲变形小，使校直工作量减少了1/4，相应工件受伤少而提高了寿命。
　　（2）硬度高、韧性好、弹性好、尺寸稳定性好，完全能很好地满足纺机专件的高技术要求。
　　（3）节省了能源、减少了设备的损耗、节约了时间，为扩大再生产创造了条件。
　　致谢：该工作得到总工程师刘纯才同志和廖崇榆经理的大力支持，在此深表感谢！