軸承鋼棒材研發出新技術

　　AISI52100軸承鋼碳含量為1%，鉻含量1。5%，通常培林以球化退火或軟化退火狀態供貨。球化退火狀態的材料顯微組織，非常適合於像鑽孔和切削這樣的機械加工。事實上，帶有球狀碳化物、連續分布的鐵素體組織，對於此類鋼種來說，具有最好的延展性。這種組織可確保在軸承元件經過最終硬化處理後，獲得適中的硬度和良好的抗疲勞破壞性能。經過這種熱處理後的硬度標准值應為200HB。當鋼材以軟化退火狀態供貨時，其硬度應高於200HB，以便順利完成剪切，而不會產生裂紋和降低剪切刀具使用壽命。球化退火工藝用時較長，成為生產成本最高的一種退火工藝。其原因包括：①整個退火時間較長；②大量的棒材捆搬運輸送作業，造成較多的時間損失；③由於氧化鐵皮生成而造成材料損失；④存在表面脫碳現像；⑤需要在退火後進行棒材矯直。

　　通過試驗表明，等溫形成的一種不可分解的珠光體或貝氏體組織，可在退火過程中形成一種更快、而且更均勻的碳化物球化過程。為縮短退火時間，應形成一種組織，它能夠縮短擴散距離，從而更有利於促進碳化物球化過程。這種組織應該是一種最細小致密的組織，可通過快速冷卻，或者在低溫條件的等溫轉變來形成。試驗研究的主要目的是完善軋制工藝，確定冷卻路徑和退火工藝，而不需要材料的任何中間存放。

　　第一次試驗軋制用坯料是由連鑄機生產的200mm×160mm矩形坯，冷卻到室溫後，再冷裝到步進梁式加熱爐內。

　　只有當精軋溫度降低到720℃時，晶粒大小才軸承有明顯變化。現在來說在較低溫度軋制，並在冷床上空冷的棒材，材料表現出較高的硬度。其主要原因很可能與珠光體晶粒細化有關。考慮到進入ONA退火室的目標溫度為450℃~500℃，晶粒細化有助於獲得細小致密的貝氏體組織，因此將這一溫度確定為RSB減徑定徑軋制機組標准精軋溫度。

　　第二次試驗在RSB減徑定徑軋制機組選擇處於中間值的精軋溫度，然後在棒材進入冷床之前，由DQS直接淬火系統進行快速冷卻。這就是確保在細化晶粒的同時，獲得較高硬度值的保證條件。

　　試驗結果

　　在試驗過程中，選擇了不同的熱處理工藝進行試驗。試驗的首要目標是獲得一種可接受的球化組織，其硬度低於200HB，擁有規則分布的碳化物，而不是呈任何厚片狀或殘余薄片狀分布的碳化物。

　　考慮到合金鋼種的整個範圍，為了確陶瓷軸承保晶粒得到顯著細化，給定了與精軋機總壓下量密切相關的溫度範圍。對於碳鋼、C-Mn鋼和C-Cr鋼，720℃~800℃的溫度範圍(當碳含量降低時，溫度相應提高)應該是一個最佳值。此時，要求最小斷面收縮率應達到25%。可以肯定的是，應變率將影響再結晶過程和溫度升高。此時應盡可能提高軋制速度，從而增大應變率；而最大軋制道次數則是增加壓下量的限制因素。

　　至於ONA退火室設定溫度如何選擇，其目標是最大限度地縮短獲得所需顯微組織的熱處理時間。對於含鉻軸承鋼來說，提高退火溫度並不能總是保證能夠縮短熱處理時間。因為有可能產生粗大的碳化物顆粒，而且最終組織會出現一種非均勻的碳化物分布。重要的是在退火初期，要擁有許多成核位置，而碳化物則出現在小而分散的多個地方。

　　各種組織的最終HB硬度，變化似乎並不太大。這是因為存在這樣一個事實，所有分析樣本的球化率，總是高於80%，只有某些轉變組織沒有經過充塑膠軸承分細化的情況除外。

　　目前，已經開發一套完整的AISI52100不鏽鋼熱處理工藝，以完善直接從軋機開始的球化退火。精軋溫度、等溫轉變啟始溫度，以及退火溫度和時間等工藝參數均得到優化，從而使材料內部組織的球化率大於80%，而最終硬度則低於220HB。ONA退火室目前已投入到實際生產中，用於等溫退火和回火，從而使整個熱處理周期縮短到只用2個小時，而且在材料硬度和碳化物分布方面，均得到令人滿意的結果。