3311N20渗碳轴承钢锻件的生产方法与流程

3311 n20渗碳轴承钢锻件的生产方法
技术领域
1.本发明涉及3311 n20渗碳轴承钢锻件的生产方法。


背景技术：

2.轴承的寿命和可靠性非常关键，需要有较高的抗塑性变形能力、抗摩擦、磨损性能、旋转精度及尺寸精度、尺寸稳定性，在一些特殊要求条件下，还需要耐高温、低温、防腐蚀和抗磁性性能等。如何让以上条件得到满足，最根本条件是要使得轴承锻件基体各项指标满足要求。
3.目前世界上有名的轴承制造商基本都在国外，原因是锻件质量达不到他们的质量要求，主要存在的问题是性能不过关，和内部有疏松、微裂纹、组织粗大等缺陷。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种3311 n20渗碳轴承钢锻件的生产方法，通过优化元素配比、及生产工艺来克服缺陷，提高性能。
5.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：3311 n20渗碳轴承钢锻件的生产方法，其生产步骤如下：
6.下料：取化学成分及重量百分比为：c:0.15～0.2％，si:0.15～0.35％，mn:0.4～0.7％，p:≤0.025％，s:0.005～0.015％，cr:1.4～1.7％，mo:0.15～0.25％，ni:1.8～2.2％，al:0.012～0.05％，cu:≤0.3％，ti:≤0.005％，sb:≤0.015％，sn:≤0.02％，as:≤0.0015％，h:≤2ppm，o:≤12ppm，余量为fe的钢坯为原料；
7.锻造：将钢坯均匀加热至1250
±
10℃并保温5～6h，然后对钢坯进行锻打，始锻温度为1250
±
10℃，终锻温度为900～920℃，总锻造比≥3.5:1，整个锻造过程在2个火次内完成，钢坯经过锻打后形成锻件，然后打开炉门使锻件空冷至室温；
8.球化退火：将锻件放置到加热炉内均匀加热至680℃并保温，保温时间控制在1～1.5小时/英寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，在炉内缓慢冷却至500℃，然后出炉空冷至室温；
9.无损探伤。
10.进一步的，前述的3311 n20渗碳轴承钢锻件的生产方法，其中，锻造过程中的加热速率控制在不高于125℃/h。
11.进一步的，前述的3311 n20渗碳轴承钢锻件的生产方法，其中，球化退火过程中的加热速率均控制在不高于150℃/h。
12.进一步的，前述的3311 n20渗碳轴承钢锻件的生产方法，其中，钢坯中各类非金属夹杂物应符合一下要求：a类夹杂物级别：细系≤2.5、粗系≤1.0，b类夹杂物级别：细系≤1.5、粗系≤0.5，不含有c类夹杂物，d类夹杂物级别：细系≤1.0、粗系≤0.5，ds类夹杂物级别≤1.5。
13.本发明的有益效果为：优化si、mn、cr的配比来提高淬透性、提升综合性能指标，在
渗碳钢中mn能够促进渗碳作用，提高钢的表面硬度与耐磨性，cr能够与碳形成安定而硬的碳化物，从而高碳素钢的强度、硬度及高温机械性能，添加mo能够形成稳定的碳化物来细化奥氏体晶粒，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力。由于有害元素sb、sn、as的原子半径大，多在晶界与表面富集，分布不均匀，会恶化钢坯、降低钢坯的热加工性能，所以需要更进一步的降低有害元素sb、sn、as的含量。在锻造过程中将保温时间控制在5～6h，将终锻温度控制在900～920℃能够保证奥氏体晶粒不易粗大，锻造比控制在≥3.5:1能够确保钢材结构紧密、且能打碎粗大的奥氏体晶粒使得夹杂物弥散分布，有效的消除带状组织，减轻各向异性，对提高性能指标奠定基础。通过球化退火能够细化组织，改善或消除锻打过程中所造成的各种组织缺陷及残余应力，提高锻件后续淬火后的耐磨性。通过优化元素配比、锻造工艺和球化退火工艺可以有效解决锻件内部疏松、有裂纹，组织粗大等缺陷。
具体实施方式
14.下面结合优选实施例对本发明所述的技术方案作进一步说明。
15.实施例一
16.本实施例中的3311 n20渗碳轴承钢锻件的生产方法，其生产步骤如下：
17.下料：取化学成分及重量百分比为：c:0.15％，si:0.15％，mn:0.4％，p:0.025％，s:0.005％，cr:1.4％，mo:0.15％，ni:1.8％，al:0.012％，cu:0.3％，ti:0.005％，sb:≤0.015％，sn:≤0.02％，as:≤0.0015％，h:≤2ppm，o:≤12ppm，余量为fe的钢坯为原料；钢坯中各类非金属夹杂物应符合以下要求：a类夹杂物级别：细系≤2.5、粗系≤1.0，b类夹杂物级别：细系≤1.5、粗系≤0.5，不含有c类夹杂物，d类夹杂物级别：细系≤1.0、粗系≤0.5，ds类夹杂物级别≤1.5；
18.锻造：将钢坯以不高于125℃/h的加热速率均匀加热至1240℃并保温5～6h，然后对钢坯进行锻打，始锻温度为1240℃，终锻温度为910℃，总锻造比≥3.5:1，整个锻造过程在2个火次内完成，钢坯经过锻打后形成锻件，然后打开炉门使锻件空冷至室温；
19.球化退火：将锻件放置到加热炉内以不高于150℃/h的加热速率均匀加热至680℃并保温，保温时间控制在1～1.5小时/英寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，在炉内缓慢冷却至500℃，然后出炉空冷至室温；
20.无损探伤。
21.实施例二
22.本实施例中的3311 n20渗碳轴承钢锻件的生产方法，其生产步骤如下：
23.下料：取化学成分及重量百分比为：c:0.15％，si:0.25％，mn:0.6％，p:0.025％，s:0.01％，cr:1.6％，mo:0.2％，ni:2％，al:0.03％，cu:0.3％，ti:0.005％，sb:≤0.015％，sn:≤0.02％，as:≤0.0015％，h:≤2ppm，o:≤12ppm，余量为fe的钢坯为原料；钢坯中各类非金属夹杂物应符合以下要求：a类夹杂物级别：细系≤2.5、粗系≤1.0，b类夹杂物级别：细系≤1.5、粗系≤0.5，不含有c类夹杂物，d类夹杂物级别：细系≤1.0、粗系≤0.5，ds类夹杂物级别≤1.5；
24.锻造：将钢坯以不高于125℃/h的加热速率均匀加热至1250℃并保温5～6h，然后对钢坯进行锻打，始锻温度为1250℃，终锻温度为920℃，总锻造比≥3.5:1，整个锻造过程在2个火次内完成，钢坯经过锻打后形成锻件，然后打开炉门使锻件空冷至室温；
25.球化退火：将锻件放置到加热炉内以不高于150℃/h的加热速率均匀加热至680℃并保温，保温时间控制在1～1.5小时/英寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，在炉内缓慢冷却至500℃，然后出炉空冷至室温；
26.无损探伤。
27.实施例三
28.本实施例中的3311 n20渗碳轴承钢锻件的生产方法，其生产步骤如下：
29.下料：取化学成分及重量百分比为：c:0.2％，si:0.35％，mn:0.7％，p:0.025％，s:0.015％，cr:1.7％，mo:0.25％，ni:2.2％，al:0.05％，cu:0.3％，ti:0.005％，sb:≤0.015％，sn:≤0.02％，as:≤0.0015％，h:≤2ppm，o:≤12ppm，余量为fe的钢坯为原料；钢坯中各类非金属夹杂物应符合以下要求：a类夹杂物级别：细系≤2.5、粗系≤1.0，b类夹杂物级别：细系≤1.5、粗系≤0.5，不含有c类夹杂物，d类夹杂物级别：细系≤1.0、粗系≤0.5，ds类夹杂物级别≤1.5；
30.锻造：将钢坯以不高于125℃/h的加热速率均匀加热至1250℃并保温5～6h，然后对钢坯进行锻打，始锻温度为1250℃，终锻温度为910℃，总锻造比≥3.5:1，整个锻造过程在2个火次内完成，钢坯经过锻打后形成锻件，然后打开炉门使锻件空冷至室温；
31.球化退火：将锻件放置到加热炉内以不高于150℃/h的加热速率均匀加热至680℃并保温，保温时间控制在1～1.5小时/英寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，在炉内缓慢冷却至500℃，然后出炉空冷至室温；
32.无损探伤。
33.实施例四
34.本实施例中的3311 n20渗碳轴承钢锻件的生产方法，其生产步骤如下：
35.下料：取化学成分及重量百分比为：c:0.2％，si:0.35％，mn:0.7％，p:0.025％，s:0.015％，cr:1.7％，mo:0.25％，ni:2.2％，al:0.05％，cu:0.3％，ti:0.005％，sb:0.005％，sn:0.01％，as:0.001％，h:≤2ppm，o:≤12ppm，余量为fe的钢坯为原料；钢坯中各类非金属夹杂物应符合以下要求：a类夹杂物级别：细系≤2.5、粗系≤1.0，b类夹杂物级别：细系≤1.5、粗系≤0.5，不含有c类夹杂物，d类夹杂物级别：细系≤1.0、粗系≤0.5，ds类夹杂物级别≤1.5；
36.锻造：将钢坯预热后置入锻造炉内，将锻造炉进行加热，使钢坯的温度达到1240℃并保温5～6h，然后对钢坯进行锻打，始锻温度为1240℃，终锻温度为920℃，总锻造比≥3.5:1，整个锻造过程在2个火次内完成，钢坯经过锻打后形成锻件，然后打开炉门使锻件空冷至室温；
37.球化退火：将锻件放置到加热炉内加热至680℃并保温，保温时间控制在1～1.5小时/英寸(英寸为锻件的最大壁厚尺寸)，在炉内缓慢冷却至500℃，然后出炉空冷至室温；
38.无损探伤。
39.本发明的有益效果为：优化si、mn、cr的配比来提高淬透性、提升综合性能指标，在渗碳钢中mn能够促进渗碳作用，提高钢的表面硬度与耐磨性，cr能够与碳形成安定而硬的碳化物，从而高碳素钢的强度、硬度及高温机械性能，添加mo能够形成稳定的碳化物来细化奥氏体晶粒，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力。由于有害元素sb、sn、as的原子半径大，多在晶界与表面富集，分布不均匀，会恶化钢坯、降低钢坯的热加工性能，所以需要更进
一步的降低有害元素sb、sn、as的含量。在锻造过程中将保温时间控制在5～6h，将终锻温度控制在900～920℃能够保证奥氏体晶粒不易粗大，锻造比控制在≥3.5:1能够确保钢材结构紧密、且能打碎粗大的奥氏体晶粒使得夹杂物弥散分布，有效的消除带状组织，减轻各向异性，对提高性能指标奠定基础。通过球化退火能够细化组织，改善或消除锻打过程中所造成的各种组织缺陷及残余应力，提高锻件后续淬火后的耐磨性。通过优化元素配比、锻造工艺和球化退火工艺可以有效解决锻件内部疏松、有裂纹，组织粗大等缺陷。