3311N20渗碳轴承钢锻件的生产方法与流程

专利检索2022-05-11  16

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。
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