轴承钢退火工艺对带状组织的影响
GCr15轴承钢的退火工艺
GCr15轴承钢的退火工艺GCr15轴承钢是一种高合金钢，广泛应用于工业领域中的轴承、齿轮、齿条、传动件等设备的制造。
在GCr15轴承钢的制造过程中，退火工艺是其中一个关键步骤，能够有效提高钢材的硬度、强度和韧性等性能。
GCr15轴承钢的化学成分主要由碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、硫(S)、磷(P)、铬(Cr)和钼(Mo)等元素组成。
其中，铬元素是其最主要的合金元素，能够提高钢材的硬度和耐磨性，而钼元素则能够提升钢材的韧性和抗疲劳性能。
在GCr15轴承钢的制造过程中，退火工艺是必须的。
首先，将未经处理的钢棒加热至950℃左右，然后在相同温度下静置1~2小时，使其均匀加热。
接着，把钢棒放进退火炉中，保温1~2个小时，随后冷却至700℃左右时，经过水冷或空冷处理。
最后再加以再次加热、保温和冷却处理，即可得到均匀、稳定的GCr15轴承钢。
在退火过程中，加热温度和保温时间都是影响钢材性能的关键因素。
一般来说，加热温度太低会导致钢材中的碳元素不能充分溶解和扩散，影响钢材的硬度和耐磨性；而加热温度过高则会使钢材的组织变粗糙，影响钢材的韧性和抗疲劳性能。
同时，保温时间也需要适当掌握，太短会导致钢材中的碳元素不能充分扩散，太长则会使钢材中的晶界长大，影响钢材的性能。
在退火过程中，冷却处理也是至关重要的。
一般来说，水冷处理能够使钢材中的纤维组织变细，提高钢材的硬度和韧性；而空冷处理则能够使钢材中的纤维组织变粗糙，大大降低钢材的硬度和韧性。
因此，在具体退火工艺过程中，需要根据不同的钢材性能需求来选择不同的冷却方式。
总之，GCr15轴承钢的退火工艺是影响钢材性能的主要因素之一，在钢材制造过程中起着至关重要的作用。
钢材厂商在设计具体的退火工艺时，必须充分考虑钢材成分、加热温度、保温时间和冷却处理等因素，以便制造出高性能、高质量的钢材。
带状碳化物对轴承钢性能的不利影响
带状碳化物对轴承钢性能的不利影响
带状碳化物对轴承钢的各种性能造成以下不利影响： 1）导致轴承钢材料化学成分的严重偏析。
在碳化物带上的碳含量高达1.3~1.4%，铬含量大于2.0%；而在碳化物的带间则碳含量较低，一般只有0.6~0.7%，铬含量小于1%。
2）由于碳化物带状造成轴承钢材料中化学成分的不均匀，导致在轴承零件退火后的组织中的碳化物分布不均匀，并且在两条碳化物带状之间的球化组织不完全。
3）因为碳化物带间的碳、铬含量较低，容易形成粗针状马氏体组织。
如果组织超过标准规定的级别要求，则整批轴承零件必须重新进行热处理；如果在轴承成品检验时发现由于碳化物带状造成热处理组织超标，则整批轴承零件将全部报废，这给轴承生产厂家造成很大的经济损失。
由于轴承的特点所致，在有关滚动轴承零件热处理的标准中对轴承零件热处理淬火回火的硬度及硬度的均匀性有着非常严格的规定，如果在轴承钢材中存在着较为严重的碳化物带状组织，极易造成轴承零件在热处理后的硬度和硬度不均匀方面达不到标准的相关规定。
4）热处理淬火工艺难以调整。
容易在碳化物带状的附近区域出现针状马氏体，而同时有时区域出现屈氏体组织。
5）淬火加热时过热敏感性增加，在热处理过程中容易出现淬火裂纹。
6）由于化学成分的差异，在碳化物带上和带间的机械性能不一致。
7）轴承零件切削加工的表面光洁度差，刀具易磨损。
8）降低轴承的使用寿命。
碳化物带状评级达到3~4级可使轴承钢材的接触疲劳寿命降低30%
左右。
退火工艺对钢材影响
退火工艺对钢材影响引言钢材是一种重要的金属材料，广泛应用于机械制造、建筑工程、航空航天等领域。
在钢材的生产过程中，退火工艺是一种常用的热处理方法，可以改善钢材的性能和组织结构。
本文将探讨退火工艺对钢材的影响，包括退火工艺的基本原理、影响因素以及退火对钢材性能的改善等内容。
退火工艺的基本原理退火是通过加热和冷却的过程，使钢材达到一定的温度和时间条件下，产生一系列物理和化学变化，从而改善钢材的性能和组织结构。
退火工艺的原理主要包括以下几个方面：1.晶粒生长：在退火的过程中，钢材中的晶粒会得到生长，晶界得到清晰化，从而提高钢材的结晶性能。
2.化学分解：在退火的过程中，钢材中的碳、氧等元素会发生化学分解，有利于去除内部的气体和夹杂物，减少钢材的缺陷。
3.应力消除：在退火的过程中，钢材中的内部应力将得到消除，从而提高钢材的变形能力和抗拉强度。
退火工艺的影响因素退火工艺对钢材的影响受到多个因素的共同作用，主要包括以下几个方面：1.温度：退火的温度是影响钢材性能改善的重要因素，高温退火能够加速晶粒生长和化学分解的速度，提高钢材的机械性能；低温退火则能够提高钢材的硬度和耐磨性。
2.时间：退火的时间是决定钢材性能改善程度的关键因素，适当延长退火时间可以使晶粒生长和化学分解更加充分，从而提高钢材的力学性能和韧性。
3.冷却速度：退火后的冷却速度也会对钢材的性能产生影响，快速冷却可以加快晶粒的形成和固化过程，提高钢材的强度；缓慢冷却则有利于降低钢材的应力和提高韧性。
4.化学成分：钢材的化学成分也会影响退火的效果，例如高碳钢在退火过程中易产生大量的碳化物，从而提高硬度和耐磨性。
退火对钢材性能的改善退火工艺可以显著改善钢材的性能和组织结构，主要表现在以下几个方面：1.提高钢材的塑性：退火能够消除钢材中的内部应力，使其具有更好的变形能力和延展性，有利于钢材的加工和成形。
2.改善钢材的韧性：退火可以提高钢材的韧性，减少裂纹的产生和扩展，提高钢材的抗拉强度和抗冲击性能。
8.10轴承钢退火后金相组织等级
8.10轴承钢退火后金相组织等级1. 背景简介轴承钢是一种用于制造轴承零部件的特殊钢材，其材料性能直接关系到轴承的使用寿命和工作效率。
在轴承钢的生产过程中，经常会进行退火工艺来调节其组织结构，以达到提高其材料性能的目的。
而金相显微镜是观察金相组织的一种主要方法，通过对金相组织的等级评定，可以对轴承钢的质量进行客观评价。
2. 金相组织等级的意义金相组织等级是指通过对金相显微镜下观察到的组织形貌和组织大小等进行评定，从而得出的材料组织特征的等级。
金相组织等级的评定可以反映出轴承钢的晶粒度、相的分布和形貌等情况，从而为材料的性能预测和材料制备工艺提供重要参考。
3. 轴承钢退火后金相组织等级的影响因素轴承钢在退火过程中，其金相组织等级受多种因素的影响，主要包括退火温度、保温时间、冷却方式等因素。
合理的退火工艺可以有效地调控金相组织的形成，从而得到理想的金相组织等级。
4. 金相组织等级的评定方法金相组织等级的评定是一个客观而系统的过程，需要以金相显微镜为工具进行组织观察，并根据相应的评定标准进行等级划分。
常用的金相组织等级评定标准包括GB/T 1182-2008《金相组织等级图示法》和ASTM E112《金相组织等级标准规范》等。
5. 实际案例这里给出一个轴承钢退火后金相组织等级的实际案例。
某钢厂生产的GCr15轴承钢在进行退火处理后，经金相显微镜观察得到金相组织等级为1级，晶粒度均匀细小，且相分布均匀。
通过对金相组织等级进行评定，可以明确该批轴承钢材料具有良好的组织结构特征，能够满足轴承制造的要求。
6. 结论退火是轴承钢材料生产中不可或缺的工艺环节，金相组织等级的评定则是对轴承钢材料质量的客观评价。
轴承钢在退火后，通过对其金相组织等级的观察和评定，可以直观地反映出材料的组织结构特征，为轴承质量的控制和材料性能的提升提供重要的依据。
7. 金相组织等级与轴承钢性能的关系金相组织等级与轴承钢材料的性能密切相关。
钢中带状组织的影响因素及改善方法
钢中带状组织的影响因素及改善方法带状组织是钢材内部的一种缺陷，可分为一次带状组织和二次带状组织。
前者是在冶炼过程中，由于钢水凝固时产生枝晶偏析所形成的原始带状组织；后者是钢材在热加工后冷却所产生的沿轧制方向平行排列、成层状分布、形同条带的组织。
带状组织的存在使钢的组织不均匀，并严重影响钢材性能，降低钢的塑性、冲击韧性、断裂韧性和断面收缩率，造成冷弯不合、冲压废品率高；热处理时钢材容易变形、淬火开裂。
其影响因素及改善方法是：1、连铸工艺钢材轧后出现的带状组织主要来源于连铸坯中产生的枝晶偏析，控制连铸坯的枝晶偏析和促进元素的均匀分布是减轻或消除带状组织的有效方法。
从连铸工艺方面来看，扩大等轴晶区的范围和获得细小的二次枝晶能有效控制枝晶偏析。
通过合理控制浇注温度并保持恒定的速度浇注能有效增大等轴晶区域；另外，采用末端电磁搅拌，利用感应磁场产生的电磁力破碎树枝晶，使其作为等轴晶核心长大，能有效控制连铸坯的中心偏析；还有，制定合理的二冷工艺，控制二冷区各段冷却水量的大小，可以控制连铸坯表面温度，使连铸坯冷却均匀，也可以得到大区域的等轴晶。
2、轧钢工艺一次带状组织是在连铸过程中出现的，但采用合理的轧钢工艺可有效抑制二次带状组织的出现。
轧钢工艺中加热制度、开轧温度、变形量、终轧温度和冷却速度等参数尤为重要。
通过铸坯加热，可对铸态组织的成分偏析起到均匀化作用，也可以降低轧制过程的变形抗力，在允许的条件下，都尽可能采用较高的加热温度，而且还要保证足够的加热时间。
另外，奥氏体未再结晶区大压下量轧制法不仅对材料的带状组织减轻有利，而且还有细化晶粒的作用；同时冷却速率也是改善带状偏析的关键因素，随着冷却速度的增加，带状组织级别减轻或消除。
3、热处理工艺通过合理的热处理能有效减轻带状组织的级别。
钢在退火过程中，由于随炉冷却，使先共析铁素体析出充分，加重带状组织级别。
在正火过程中，冷速较快，可以减轻带状组织。
采用等温正火工艺可有效抑制带状组织的产生，将钢材加热到Ac3或Acm以上30-50℃，保温一段时间，快速冷却到珠光体转变区的某一温度，然后进行保温使其完成铁素体和珠光体的均匀转变，随后在空气中进行冷却。
金属材料退火工艺对材料微观结构的影响
金属材料退火工艺对材料微观结构的影响金属材料是工程领域常用的一种材料，广泛应用于机械、建筑、电子、航空等领域。
然而，在加工过程中，金属材料往往会受到各种各样的力作用，导致材料结构的变形和疲劳，这时就需要对材料进行退火处理来恢复其原始性能。
本文将从以下几个方面展开，探讨金属材料退火工艺对材料微观结构的影响。
I. 退火的定义和作用金属材料退火，并不是简单地把材料放在高温下加热，而是通过一系列的加热、保温和冷却环节，使材料微观结构发生改变，从而达到恢复或改善材料性能的目的。
退火的作用主要有以下几点：1. 消除金属材料内部应力，降低其变形和疲劳。
2. 改善金属材料的塑性，提高其延展性。
3. 提高金属材料的硬度和强度。
II. 退火工艺对材料晶粒大小的影响金属材料的微观结构由晶粒组成，晶粒大小决定了材料的性能。
退火过程中，金属材料会在高温下保温一段时间，使晶粒长大并趋于均匀，从而提高其力学性能。
1. 晶粒长大的原理：在晶粒内部，存在着晶界，晶界是不同晶体颗粒之间的交界面，晶界的移动是晶粒长大的主要原因。
2. 晶粒大小对性能的影响：晶粒越小，材料的延展性和韧性越好，而强度则较低。
晶粒越大，材料的强度越高，但韧性和延展性则会下降。
III. 退火过程中材料组分的演变退火工艺不仅会影响金属材料内部晶粒的大小，还会对材料的组分与相结构产生影响。
1. 溶解和析出作用：在退火过程中，常常会出现固溶体中的晶格畸变和空位的扩散，导致材料中的元素迁移甚至固溶体析出。
这种溶解和析出作用，影响了材料的力学性能。
2. 材料相结构的变化：金属材料的力学性能与其相结构有很大关系。
在退火过程中，材料内部的相比例和形貌会发生变化，从而影响了材料的强度和塑性。
IV. 退火工艺对材料表面状态的影响金属材料的表面状态对其机械性能和化学性能都有着很大的影响。
在退火过程中，表面状态也会随着材料的晶粒长大和相结构演变而发生改变。
1. 金属材料表面形貌的变化：在高温下，表面氧化物或污染物会被清除，在退火过程结束时，表面会呈现出光滑平整的状态。
退火和正火对钢组织性能的影响，热处理的选用原则，值得保存学习
退火和正火对钢组织性能的影响，热处理的选用原则，值得保存学习01.机械零件的加工工艺过程一般零件的加工过程包括如下几个过程：①毛坯阶段（锻造或者铸造成型）；②预备热处理（这里指的是退火和正火，这两道热处理的工序的目的是为了消除前一工序所造成的某些组织缺陷及内应力，改善切削加工性能）；③机械粗加工阶段；④淬火和回火（也叫做表面热处理技术）；⑤机械精加工（提高零件表面精度）。
工艺过程02.退火相关内容通俗来说，“退火”指的是将钢加热到一定温度后，保持一定时间，然后随炉冷却的热处理工艺。
“退火”主要是为了实现下面三个目的：•提高塑性。
有利于提高零件的切削加工性能。
•细化晶粒。
为后续热处理做准备。
•消除残余应力。
可以有效防止工件出现变形和断裂的情况。
根据加热温度的不同，被开发出来的退火方法有完全退火、球化退火和去应力退火三种。
退火•完全退火、球化退火和去应力退火完全退火的目的是为了降低硬度，进一步改善零件的切削加工性能；球化退火同样为了降低硬度，减小工件变形和开裂倾向；去应力退火则是为了消除残余应力。
各种退火方法中温度范围的选择见上图所示。
完全退火的加热温度为Ac3点以上30℃～50℃；球化退火的加热温度为Ac1上20℃～30℃；去应力退火的温度选择范围很宽，根据具体情况而定(500℃～650℃)。
03.正火相关内容正火的目的是为了改善组织性能，消除热加工缺陷，改善零件的切削加工性能，同时也是为了提高硬度，一般是用作最终热处理。
正火•正火温度的选择为缩短工件在高温时的停留时间，而芯部又能达到要求的加热温度，采用稍高于完全退火的温度进行加热处理，一般以零件烧透为准。
•正火应当注意的事项在低碳钢的正火中，如果硬度不够，可以继续提高加热温度，这样就可以提高过冷奥氏体的稳定性，获得较细的珠光体；在中碳钢的正火中，要根据工件的尺寸大小来决定合适的冷却方；过共析钢的正火需要采用较大的冷速。
04.正火、退火后的组织性能•组织成分退火和正火之后获得的组织均是珠光体型组织，不同的是，正火之后获得的珠光体组织片间距细小，退火之后得到的珠光体组织片间距较大。
GCr15轴承钢过热_带状组织_的分析_查敏
GCr15轴承钢过热“带状组织”的分析上海交通大学国家教委高温材料及高温测试开放实验室(上海 200030) 蔡 查 敏 张惠娟【摘要】 对GCr15轴承钢进行了不同淬火和回火热处理工艺试验。
发现当淬火加热温度过高时,淬火组织中将会呈现出一种明暗相间的过热“带状组织”,这是由于样品中不同区域高温下含铬碳化物溶解难易程度不同导致抗蚀性能差别而引起的。
它与轴承钢原始组织的碳化物带状组织有联系而又有区别。
关键词:轴承钢 感应热处理 过热 带状组织Analysis on the Overheated Zonal Structure of Bearing Steel GCr15Cai Xun,Zha Min,Zhang Huijua n(Sha ng hai J iao To ng U niv ersity,Public Labor ato ry o f State Educa tio n Co mmissio no f P.R.CHIN A for H igh T emperatur e M aterials a nd H igh T empera tur e Tests,Shanghai200030)【Abstract】 Differ ent har dening and tem pering tests o f bea ring steel wer e per for med.It is fo und that a brigh t-da rk zo na l str uc-ture can be o btained due to ov erhea ted opera tio nal temper atur e.The reaso n fo r th e zonal str uctur e is the diffe rence in the co rro-sio n resistance of va rio us zo nes o f th e sample as a result o f v ariable disso lution ra te o f chr omium car bide at the high austenitiz-ing tempe ratur e.It is co nce rned with the car bide banded str uctur e in the prio r sturcture o f bea ring steel.Key words:bea ring steel,induction heat tr eatment,o ve rheating,zonal structur e1 前言为提高硬度和耐磨性,GCr15轴承钢在加工成零件后均需进行淬火+回火热处理。
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轴承钢退火工艺对带状组织的影响
在机械行业当中，轴承是一个非常重要的基础部件，其比较常见的用途大多用于滚珠和轴承套圈等等。
但是轴承在整个机械结构当中大多作为一个活动部位，所以经常会受到较多种类型的作用力，尤其是交变应力较多，这就需要其自身具有均匀的性能。
现在很多轴承材料上存在带状碳化物，其会直接给轴承自身的受力条件造成非常不利的影响，进而缩短其寿命，如果细小裂纹扩展，也会影响其整体寿命。
标签：轴承钢；退火工艺；碳化物带状组织
总结起来，轴承钢材料的淬火到回火工序上，组织状态如何会直接对其自身的寿命造成严重影响，而这道工序进行的好坏也和材料当中的碳化物分布情况和颗粒得到尺寸关系非常密切，如果碳化物原始组织比较均匀并且细小，性能则较好，可以更好地符合人们的日常使用需要，保证材料的耐久度和耐磨性。
一、轴承钢退火工艺简介
连铸轴承钢当中含有铬元素，属于过共析钢材料，所以在连铸和凝固的过程中，碳化物的产生是无法避免的，钢液凝固过程中所形成的结晶偏析就会最终化为带状碳化物，在轧制延伸之后，冷却过程中会再次析出大量剩余的碳化物，这样即可形成颜色不同的条带状碳化物，如果其偏析问题越来越严重。
淬火过热敏感性也在不断加强，同时高碳和低碳之间的显微硬度之间的差距也越来越明显，疲劳寿命也就有了相应的缩短，在使用过程中也由于其自身的受力均匀平衡被打破，给使用带来不便。
在这个过程中，需要我们注意的是轴承钢在退货之后，低级别的碳化合物仅仅可以在短距离内扩散，在这种情况下碳化物颗粒的尺寸会受到变化，带状的尺寸会变大，另外在低级别碳化物体的液析的过程中，经常会出现条带状的外形，所以反而会提高带状碳化物的级别。
本文针对轴承钢退火工艺进行了调整，在加热温度和保温条件相同的情况下，基于冷却速度的改变缩小了带状组织的级别，从而保证轴承加工质量符合相应的质量标准。
二、实验室试验方案、结果及分析
（一）试验方案
所有试样均在12A1799炉同一支钢材上切取，试样规格为20mm×15mm×10mm，在箱式电阻炉中进行加热、保温、降温热处理，在退火试验前和退火后分别对试样进行了带状检验。
试验采用了4组退火工艺进行对比，各组退火冷却工艺参数如表1所示。
试样带状检验结果如表2所示。
（三）结果分析
结合表2，我们不难看出，经由退火处理，带状组织级别明显提高，提高值
约为1.0，这足以说明，在退火时，带状碳化物并没有扩散，而由于碳化物的尺寸扩大导致了谈话带状物级别的升高。
采用软化退火工艺II后，其出炉温度和工艺I相比，温度大约偏低约100℃，但是二者之的带状组织均出现了约1.0等级的增加。
而采用了球化退火工艺后，其温度在800到710摄氏度的区间内用50℃每小时的速度来进行冷却，之后再采用25摄氏度每小时冷却的速度冷却1.2小时，之后退火，带状组织则增加了1.1个等级，如果在800到710摄氏度区间内匀速冷却3小时，之后再匀速冷却1.2小时到650摄氏度，则带状组织的级别增加值约为1.6。
由此可知，降低出炉温度后带状组织未得到改善，而在相同的退火温度。
保温时间和出炉温度条件下，采用不同的冷却速度，带状组织级别差距较大。
因为轴承钢贫溶质区与富溶质区的高温奥氏体化的钢冷却时，奥氏体转变为珠光体温度Ar1的差异是产生带状组织的前提条件，碳在贫溶质区产生珠光体之前的扩散距离是带状程度的决定因素。
随着冷却速度的增大，贫溶质区与富溶质区的Ar1温度差增大，但碳扩散的距离减小，Ar1温度差对带状组织的影响也减小，带状程度减轻。
三、工业性生产实践
（一）工业性生产试验验证
本钢采用“50t电炉冶炼→精炼（LF+VD）→方坯连铸（235mm×265mm）→800开坯→800/650棒材连轧机组”工艺流程生产轴承圆钢，钢材退火采用100t车底式退火炉，全程计算机自动控制。
为了验证试验结论，将退火工艺III和工艺IV 应用到生产实际中（除保温时间增至4h外，其他退火工艺参数按表1执行），每个退火工艺生产6炉，钢材带状组织检验结果如表3所示。
由表3可见，退火工艺IV12C2900炉带状组织达到4.0级，而退火工艺III 最高级别是12C2971炉（85mm）3.0级，满足标准要求。
且工艺III比工艺IV 带状级别平均低了0.5级；在800～710℃区间提高冷却速度，带状组织增加幅度相对较小。
（二）工业性生产工艺调整
根据实验室试验及工业试验结果，对轴承钢退火工艺做如下修订。
（1）用户要求软化退火的产品采用800℃保温3～5h，降温按30℃/h冷却至650℃出炉。
（2）用户要求轴承钢球化退火材，采用800℃保温3～5h，以（50±10）℃/h急降到710℃保温2～4h，再按25℃/h冷却至650℃出炉。
四、讨论
在轴承钢经过了退火处理之后，钢带状组织的级别显著提高，和退火处理之前相比，钢材带状组织级别提高超过1.0级；轴承钢材料经过实验室内的对比试验之后可以确定，退火过程中，对750℃附近區间内（本研究采用800-710℃）采用快速冷却，则可以降低带状组织级别，其降低值约为0.5或更高。
由于加速了冷却，缩短了冷却时间，从而有效控制钢材料当中的带状组织级别，而轴承材
料整体则可以满足于相应的硬度需要。
参考文献：
[1]梁启华，黄涛，宋满堂，等. 轴承钢退火工艺对带状组织的影响[J]. 中国冶金，2014，24（9）：26-28.
[2]赵永桥，李明，何星，等. 脱碳层对GCr15轴承钢带状组织的影响[J]. 上海金属，2017，39（4）：39-42.
[3]杨修建，周建峰，郝永成. 钢材退火对高碳铬轴承钢碳化物带状的影响[J]. 科技与企业，2015（18）：186-186.
[4]朱施利，胡文豪. 冷轧及退火工艺对40MnB钢带状组织的影响[J]. 热加工工艺，2010，39（4）：141-144.。