無錫不銹鋼板：G13Cr4Mo4Ni4V鋼滲碳時粗大及網(wǎng)狀碳化物的成因及消除
時間：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，具有較高的強度及耐高溫性能，已廣泛應用于航空發(fā)動機。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擴散到零件表面，避免形成網(wǎng)狀碳化物，另一方面對已形成的網(wǎng)狀碳化物進行消除。其目的是防止淬火時滾道表面因存在網(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，開展相關的熱處理工藝試驗。
G13Cr4Mo4Ni4V軸承鋼的化學成分見表1。
表1 G13Cr4Mo4Ni4V軸承鋼的化學成分（ω，%）
|
元素
|
C
|
Cr
|
Mo
|
V
|
Ni
|
Mn
|
|
標準值
|
0.11～0.15
|
4.0～4.25
|
4.0～4.5
|
1.13～1.33
|
3.2～3.6
|
0.15～0.35
|
|
實測值
|
0.14
|
4.15
|
4.32
|
1.22
|
3.49
|
0.27
|
|
元素
|
Si
|
S
|
P
|
Co
|
W
|
Cu
|
|
標準值
|
0.1～0.25
|
≤0.01
|
≤0.015
|
≤0.25
|
≤0.15
|
≤0.10
|
|
實測值
|
0.16
|
≤0.01
|
≤0.015
|
≤0.25
|
≤0.15
|
≤0.10
|
滲碳過程中消除方法：根據(jù)擴散第二定律，擴散系數(shù)D與溫度T呈指數(shù)關系，晶界的粗大碳化物向晶內(nèi)、表層深處和表面外進行強烈擴散，使碳分布趨于均勻，從而消除網(wǎng)狀碳化物。高溫滲碳鋼滲碳時溫度為945℃，當過程試樣出現(xiàn)粗大碳化物時將爐溫提高5℃，保持碳勢不變進行擴散試驗，發(fā)現(xiàn)擴散3～4小時即可消除網(wǎng)狀碳化物，將該方法應用于生產(chǎn)實際加工，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、回火組織應為均勻分布的碳化物+隱晶馬氏體+少量殘余奧氏體。對于出現(xiàn)粗大碳化物的套圈，通過調(diào)整加熱溫度或保溫時間進行試驗，發(fā)現(xiàn)當溫度提高5℃或保溫時間延長5min即可消除粗大碳化物。
對于形成網(wǎng)狀碳化物的套圈，通過提高溫度及延長保溫時間的工藝方法進行多次試驗，均不能消除，只能通過補滲擴散的方法進行消除，但補滲擴散出爐后，套圈需要經(jīng)過二次滲碳高溫淬火，淬火過程中在組織應力和熱應力共同作用下，套圈的變形量增大，外徑也會縮小，甚至超出尺寸要求，因此，滲碳時應盡量避免網(wǎng)狀碳化物產(chǎn)生。
對于滲碳過程中有粗大碳化物的套圈，通過上述方法進行處理，淬回火后硬度可達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)二次淬火過程中進行消除，但要根據(jù)套圈磨削留量的要求嚴格控制，防止粗大碳化物的深度超標。