轴承钢中残留奥氏体含量与热处理关系

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作者：杨光华

单位：无锡易通精密机械有限公司

来源：《金属加工（热加工）》杂志

1.残留奥氏体含量与热处理关系分析

轴承钢中残留奥氏体的含量，对轴承的力学性能、尺寸稳定性有决定性的影响，与轴承材料的抗拉强度、冲击韧性，和疲劳强度存在一定的对应关系。

轴承套圈在油中冷却后，是直接进行回火处理，还是淬火后继续进行冷却，再回火处理，对轴承套圈的硬度、金相组织都有较大影响。

众所周知，马氏体的转变是在Ms-Mz点完成的。由于铬轴承钢（Gcr15）的Mz点是处在较低的温度，如果按正常热处理工艺（淬火+低温回火）处理，则淬火后的残留奥氏体含量较高，一般残留奥氏体在15%以上，残留奥氏体在低温回火时，也不易分解。因此，对尺寸稳定性要求较高的精密轴承来说是不利的。

低温下（低于室温）残留奥氏体是不稳定成分，但由于奥氏体在低温下等温转变较缓慢，所以，当冷却到工作温度以下时，会产生残留奥氏体的缓慢转变，为此，要稳定金相组织、减少变形，必须通过相应的冰冷处理，以减少残留奥氏体的含量，使之尺寸稳定化。另外，为了与国际接轨，新的高铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术条件《JB/T1255-2001》（修改版），将提出要增加对残留奥氏体含量的检测项目。

为此，为了要满足客户需要，残留奥氏体含量控制在1%左右，我们特地做了轴承钢（Gcr15）的：Φ65mm×55mm×32mm轴承衬套和国外同样产品，一起放在无锡南方和星杰真空热处理有限公司的多用炉与真空炉内进行热处理（淬火+深冷+回火）工艺，对比试验。

2.试验分析

试样编号：1#无锡南方热处理有限公司（用多用炉热处理）。2#国外样品（采用真空炉热处理）。3#无锡星杰热处理有限公司工艺一（用多用炉热处理）。4#无锡星杰真空热处理有限公司工艺二（采用真空炉热处理）。

硬度值对比见附表。2#国外样品平均值为：695.6HV1，即在60～61HRC之间。4#星杰热处理平均值为：689.6HV1，即在60～61HRC之间。二者硬度值非常接近，均采用真空热处理。

硬度测试表（HV1）

编号	实测值					平均值
1#	729	746	757	773	743	749.6
2#	706	685	684	670	733	695.6
3#	774	767	753	774	801	773.8
4#	686	688	699	681	694	689.6

经4%硝酸酒精溶液腐蚀处理，2#国外样品金相组织为云窝状组织，属正常淬火+低温回火组织，残留奥氏体量不大明显。4#无锡星杰热处理公司工艺二其金相组织与残留奥氏体量与2#国外样品相似。

经上海市金属材料质量监督检验站对γ相含量及应力X射线分析报告，2#与4#平均残留奥氏体值非常接近，分别为0.1%与0.4%。完全符合客户提出残留奥氏体控制在1%左右的要求。

2#与4#的硬度值、金相组织平均残留奥氏体值非常接近，它们热处理工艺均采用真空炉加热+深冷+低温回火的热处理方式，从而说明要减少轴承钢中残留奥氏体的含量，达到变形小、尺寸稳定性好、金相组织良好，应该采用真空热处理，其淬火加热温度应趋于下限，冰冷温度一般应在-100℃以上，其残留奥氏体量才会有明显降低。

3.结语

为了降低轴承钢中的残留奥氏体含量，轴承零件必须进行真空炉加热方式，采用淬火下限温度，冰冷温度应超出一般轴承钢传统的冰冷处理温度-70～80℃范围，应采用液氮冰冷，温度在-100～-130℃之间，时间3～4h，可以达到满意的结果。