GCr15SiMn轴承钢锻件工艺研究
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【摘要】通过LVCD+VCD的冶炼方式，低温阶段保温的加热工艺，锻造比、锻造温度度区间、锻后冷却方式参数控制，反复球化退火工艺，保证质量达到了用户的技术要求。
GCr15SiMn是高碳铬过共析滚动轴承钢，对硫和磷控制极严，主要用于制作滚动轴承的滚动体和内、外套。我公司近期接到一批为材质GCr15SiMn的轴承钢环锻件，用户技术要求高，经公司研究所研究决定冶炼、加热、锻造、锻后预备热处理四方面进行控制，以求满足用户订货的技术要求。
1、技术要求
1.1化学成分要求（见表1）
1.2检测低倍组织和碳化物不均匀性合格级别，见表2。
1.3检测非金属夹杂物合格级别，见表3。
1.4锻后退火硬度：179～217HBW。
1.5晶粒度：2-4级。
2、制造难点
2.1保证原材料高的纯净度 、碳化物分布均匀
2.2加热过程中要防止原材料开裂和脱碳
2.3锻造过程中充分打碎碳化物并防止锻件开裂
2.4锻后冷却要防止碳化物的析出和马氏体转变
2.5锻后预备热处理也要防止碳化物聚集，保证硬度均匀
3、制造过程
针对用户的技术要求，且结合材料的特性，特从以下几方面进行控制。
3.1冶炼浇注
采用真空碳脱氧（LVCD），利用真空状态下[C]、[O]反应，提高钢水的纯净度，减少脱氧产物进入钢水。降低钢水[O]含量；采用VCD大大降低P、S偏聚。通过LVCD+VCD的方式保证了原材料的纯净度极低和碳化物分布大致均匀。
3.2加热
3.2.1增加了750℃的均温，保证钢坯在升高温时内外温度基本一致，
3.2.2锻造前的保温温度定为1200℃，既保证了钢的塑性，又使钢在加热过程中不脱碳。
基于上述思想，特制订加热工艺（见图1）
3.3锻造和锻后冷却
3.3.1此材料的蓝脆区温度为200℃～400℃，热脆区温度为800℃～950℃和1250℃，应避免在此温度区保温、停留。
3.3.2始锻温度：1150℃，终缎温度：850℃，此钢Ms点为200℃，因此锻后转热处理工地吹风空冷到350℃（防止碳化物析出和马氏体转变而开裂）左右进热处理炉，进行球化退火处理。
3.3.3锻造比≥5（不含钢锭开坯锻造比）。
3.4锻后预备热处理
3.4.1锻后预备热处理采用球化退火，其目的：降低硬度，便于加工；均匀组织，为淬火做好组织准备。
3.4.2采用反复循环球化退火工艺，因为有了能量的变化，激发形核量更多，球化均匀性更好一些，硬度的均匀性会改善。
GCr15SiMn材料的热处理参考参数：Ac1=770℃，Ar1=708℃，Ac3=872℃，Ms=200℃。基于上述思想，特制订反复循环球化退火工艺（见图2）
4、检验结果
综上所述，整个生产过程按上述工艺运行下来，GCr15SiMn锻件经检测：
4.1化学成分成品分析（见表4）和高低倍（见表5、6）均合格
4.2超声波探伤满足JB/T5000.15-2007中Ⅱ级要求
4.3硬度为195-205HBW，且均匀
4.4晶粒度：5.5级、6.级，
4.5组织：珠光体，
4.6带状组织：1.0级，
4.7碳化物：无，
满足了用户的订货技术要求。
断口：0A/0A级