本發(fā)明涉及高碳鉻材料熱處理，具體涉及一種高碳鉻滾子工件及其多級(jí)熱處理制備工藝。

背景技術(shù)：

1、盾構(gòu)機(jī)主軸承為掘進(jìn)機(jī)的關(guān)鍵核心零部件，其是一種低速、重載且能夠??同時(shí)承受較大的軸向載荷、徑向載荷和傾覆力矩等綜合載荷的大型軸承。由于盾構(gòu)機(jī)主軸承主要服役于高沖擊、高承載和大偏載等惡劣工況，對(duì)主軸承滾子承載能力及服役過程中尺寸穩(wěn)定性要求高。因此，業(yè)內(nèi)需求主軸承滾子應(yīng)具有表面硬度高、芯部硬度高、硬度梯度衰減平緩以及殘余奧氏體含量低等特點(diǎn)。然而，采用傳統(tǒng)的馬氏體淬火熱處理工藝時(shí)容易存在以下不足：如對(duì)尺寸為φ70*（80-120）mm的主軸承滾子采用傳統(tǒng)的馬氏體淬火熱處理工藝時(shí)容易存在芯部硬度不高（低于50hrc）、硬度梯度衰減顯著（梯度差大于15hrc）且殘余奧氏體含量大于15%等問題。

2、綜上所述，需要開發(fā)一種高碳鉻滾子工件及其多級(jí)熱處理制備工藝以解決傳統(tǒng)馬氏體淬火熱處理工藝存在的芯部硬度低、硬度梯度衰減顯著且殘余奧氏體含量高的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種高碳鉻滾子工件及其多級(jí)熱處理制備工藝，具體技術(shù)方案如下：

2、在第一方面，本發(fā)明提供了一種高碳鉻滾子工件的多級(jí)熱處理制備工藝，包括：

3、步驟s1、將多個(gè)高碳鉻滾子工件按錯(cuò)位排列的方式裝入加熱爐內(nèi)；

4、步驟s2、對(duì)所述高碳鉻滾子工件進(jìn)行第一熱處理；所述第一熱處理包括控制所述加熱爐以第一加熱速度加熱至溫度為ac1，保溫時(shí)間為t1；其中，ac1為高碳鉻滾子工件內(nèi)的組織開始轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度；

5、步驟s3、對(duì)所述高碳鉻滾子工件進(jìn)行第二熱處理；所述第二熱處理包括控制所述加熱爐以第二加熱速度加熱至溫度為ac1+30~ac1+50℃，保溫時(shí)間為t2；

6、步驟s4、對(duì)所述高碳鉻滾子工件進(jìn)行第三熱處理；所述第三熱處理包括控制所述加熱爐以第三加熱速度加熱至溫度為ac1+60~ac1+80℃，保溫時(shí)間為t3；

7、步驟s5、對(duì)所述高碳鉻滾子工件進(jìn)行鹽浴淬火處理；其中，鹽浴淬火溫度為ms-20~ms-10℃，鹽浴淬火時(shí)間為t4；ms為高碳鉻滾子工件內(nèi)的組織開始產(chǎn)生馬氏體組織的溫度；

8、步驟s6、對(duì)所述高碳鉻滾子工件進(jìn)行水淬處理；水淬溫度為0~5℃，水淬時(shí)間為t5；

9、步驟s7、對(duì)所述高碳鉻滾子工件進(jìn)行后處理得到目標(biāo)高碳鉻滾子工件。

10、可選的，在步驟s2中采用的第一加熱速度為90~110℃/h，采用的保溫時(shí)間t1為25~35min。

11、可選的，在步驟s3中采用的第二加熱速度為55~65℃/h，采用的保溫時(shí)間t2為8~12min。

12、可選的，在步驟s4中采用的第三加熱速度為77~83℃/h，采用的保溫時(shí)間t3為8~12min。

13、可選的，在步驟s5中采用的鹽浴淬火時(shí)間t4為30~60min；將所述高碳鉻滾子工件從所述加熱爐中轉(zhuǎn)移至鹽浴中的轉(zhuǎn)移時(shí)間小于20s；在進(jìn)行所述鹽浴淬火處理中還包括第一攪拌處理；其中，攪拌速度為1000~1500r/min。

14、可選的，在步驟s5中采用的鹽浴含水量為w1=k·d+z·h；其中，w1為鹽浴含水量，d為高碳鉻滾子工件的直徑，h為高碳鉻滾子工件的高度，k取0.005~0.02，z取0.002~0.02。

15、可選的，在步驟s6中采用的水淬時(shí)間t5為15~25min；將所述高碳鉻滾子工件從鹽浴中轉(zhuǎn)移至水中的轉(zhuǎn)移時(shí)間小于20s；在進(jìn)行所述水淬處理中還包括第二攪拌處理；其中，攪拌速度為1000~1500r/min。

16、可選的，在步驟s7中，所述后處理包括對(duì)所述高碳鉻滾子工件依次進(jìn)行清洗處理和回火處理；

17、所述回火處理采用的回火溫度為160~200℃，回火時(shí)間為12-14h。

18、在第二方面，本發(fā)明提供了一種高碳鉻滾子工件，采用所述的高碳鉻滾子工件的多級(jí)熱處理制備工藝制備得到。

19、可選的，所述高碳鉻滾子工件包括gcr15simn高碳鉻滾子工件。

20、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，至少具有以下有益效果：

21、本發(fā)明提供的一種高碳鉻滾子工件及其多級(jí)熱處理制備工藝，采用步驟s1將多個(gè)高碳鉻滾子工件按錯(cuò)位排列的方式裝入加熱爐內(nèi)，便于后續(xù)實(shí)現(xiàn)對(duì)各高碳鉻滾子工件的均勻加熱；采用步驟s2第一熱處理、步驟s3第二熱處理和步驟s4第三熱處理實(shí)現(xiàn)對(duì)高碳鉻滾子工件的多段式加熱處理，且通過嚴(yán)格控制加熱速度、加熱溫度和保溫時(shí)間能夠顯著將高碳鉻滾子工件材料中的碳化物及合金元素溶入到基體中，有利于在步驟s5鹽浴淬火處理和步驟s6水淬處理時(shí)提升高碳鉻滾子工件的芯部硬度，降低硬度梯度衰減程度和殘余奧氏體含量；具體的，采用鹽浴淬火處理有利于對(duì)高碳鉻滾子工件表面的冷卻速度超過馬氏體轉(zhuǎn)變臨界速度，同時(shí)不會(huì)淬裂高碳鉻滾子工件表面；采用水淬處理是為了提升高碳鉻滾子工件芯部的冷卻速度，降低其芯部產(chǎn)生屈氏體，提升工件芯部硬度；在提升工件芯部硬度的情況下，能夠降低工件芯部硬度與工件表面硬度的梯度衰減程度；采用多段式加熱處理能夠顯著將高碳鉻滾子工件材料中的碳化物及合金元素溶入到基體中，提高高碳鉻滾子工件材料的淬透性，提升工件芯部硬度，有助于降低殘余奧氏體含量。

22、除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

技術(shù)特征：

1.一種高碳鉻滾子工件的多級(jí)熱處理制備工藝，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳鉻滾子工件的多級(jí)熱處理制備工藝，其特征在于，在步驟s2中采用的第一加熱速度為90~110℃/h，采用的保溫時(shí)間t1為25~35min。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳鉻滾子工件的多級(jí)熱處理制備工藝，其特征在于，在步驟s3中采用的第二加熱速度為55~65℃/h，采用的保溫時(shí)間t2為8~12min。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳鉻滾子工件的多級(jí)熱處理制備工藝，其特征在于，在步驟s4中采用的第三加熱速度為77~83℃/h，采用的保溫時(shí)間t3為8~12min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳鉻滾子工件的多級(jí)熱處理制備工藝，其特征在于，在步驟s5中采用的鹽浴淬火時(shí)間t4為30~60min；將所述高碳鉻滾子工件從所述加熱爐中轉(zhuǎn)移至鹽浴中的轉(zhuǎn)移時(shí)間小于20s；在進(jìn)行所述鹽浴淬火處理中還包括第一攪拌處理；其中，攪拌速度為1000~1500r/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳鉻滾子工件的多級(jí)熱處理制備工藝，其特征在于，在步驟s5中采用的鹽浴含水量為w1=k·d+z·h；其中，w1為鹽浴含水量，d為高碳鉻滾子工件的直徑，h為高碳鉻滾子工件的高度，k取0.005~0.02，z取0.002~0.02。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳鉻滾子工件的多級(jí)熱處理制備工藝，其特征在于，在步驟s6中采用的水淬時(shí)間t5為15~25min；將所述高碳鉻滾子工件從鹽浴中轉(zhuǎn)移至水中的轉(zhuǎn)移時(shí)間小于20s；在進(jìn)行所述水淬處理中還包括第二攪拌處理；其中，攪拌速度為1000~1500r/min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高碳鉻滾子工件的多級(jí)熱處理制備工藝，其特征在于，在步驟s7中，所述后處理包括對(duì)所述高碳鉻滾子工件依次進(jìn)行清洗處理和回火處理；

9.一種高碳鉻滾子工件，其特征在于，采用如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的高碳鉻滾子工件的多級(jí)熱處理制備工藝制備得到。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的高碳鉻滾子工件，其特征在于，所述高碳鉻滾子工件包括gcr15simn高碳鉻滾子工件。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及高碳鉻材料熱處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高碳鉻滾子工件及其多級(jí)熱處理制備工藝。該工件由該工藝制備得到。該工藝包括將多個(gè)高碳鉻滾子工件按錯(cuò)位排列的方式裝入加熱爐內(nèi)；對(duì)所述高碳鉻滾子工件進(jìn)行第一熱處理；對(duì)所述高碳鉻滾子工件進(jìn)行第二熱處理；對(duì)所述高碳鉻滾子工件進(jìn)行第三熱處理；對(duì)所述高碳鉻滾子工件進(jìn)行鹽浴淬火處理；對(duì)所述高碳鉻滾子工件進(jìn)行水淬處理；對(duì)所述高碳鉻滾子工件進(jìn)行后處理得到目標(biāo)高碳鉻滾子工件。本發(fā)明能夠提升高碳鉻滾子工件的芯部硬度，降低硬度梯度衰減程度和殘余奧氏體含量。

技術(shù)研發(fā)人員：潘成福,徐望榮,逯志方,麻成標(biāo),軒書博,田德志
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國鐵建重工集團(tuán)股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6