在高潔凈度冶煉技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過特殊熱處理不僅可以細(xì)化晶粒，也可以細(xì)化碳化物，改善碳化物分布。這樣既可以提高強度和硬度，又可以提高軸承的接觸疲勞壽命不小于3倍。晶粒細(xì)化熱處理后，GCr15軸承鋼的基體組織從約15μm細(xì)化到約5μm的水平。目前我國對奧氏體化工藝對軸承鋼組織結(jié)構(gòu)及性能影響的研究不是特別深入，有必要深入開展熱處理工藝對軸承鋼接觸疲勞壽命影響的研究，形成軸承鋼的特殊熱處理技術(shù)。
從常規(guī)馬氏體淬火后的組織中殘余奧氏體的含量一般為6%-15%，殘余奧氏體為軟的亞穩(wěn)定相，在一定的條件下（如回火、自然時效或零件的使用過程中），其失穩(wěn)發(fā)生分解為馬氏體或貝氏體，導(dǎo)致零件的硬度提高，韌性下降，尺寸發(fā)生變化而影響零件的尺寸精度甚至正常工作。對尺寸精度要求較高的軸承零件，一般希望殘余奧氏體越少越好，如淬火后進(jìn)行補充水冷或深冷處理，采用較高溫度回火等。但殘余奧氏體可提高韌性和裂紋擴展抗力，一定的條件下，工件表層的殘余奧氏體還可降低接觸應(yīng)力集中，提高軸承的接觸疲勞壽命，這種情況下在工藝和材料的成分上采取一定的措施來保留一定量的殘余奧氏體含量并提高其穩(wěn)定性。目前國外成功開發(fā)了得到表面超高奧氏體含量熱處理技術(shù)，將軸承鋼的疲勞壽命最高提高了10倍，如圖1和圖2所示。
圖1 軸承鋼表面奧氏體含量與硬度的關(guān)系
圖2 熱處理后表面奧氏體量對軸承鋼接觸疲勞壽命的影響
高碳鉻軸承鋼一般是整體淬硬，淬后殘余應(yīng)力為表面拉應(yīng)力狀態(tài)，易造成淬火裂紋、降低軸承的使用性能。通過對其進(jìn)行滲碳、滲氮或碳氮共滲，提高表層的碳、氮含量，降低表面層的Ms點，在淬火過程中表面層發(fā)生轉(zhuǎn)變而形成表面壓應(yīng)力，提高耐磨性及滾動接觸疲勞性能。最近的研究還表明：高碳鉻軸承鋼經(jīng)滲碳或碳氮共滲后還可提高軸承在污染條件下的接觸疲勞壽命。一般在淬火加熱時，通過控制氣氛的碳（氮）勢，可達(dá)到以上目的。但如果對高碳鉻軸承鋼進(jìn)行超常滲碳（碳勢）2%，則必須加大加工余量，去除滲碳淬火后表層粗大碳化物。
文章來源：世界金屬導(dǎo)報、金屬加工
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