一种G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈双重渗碳工艺

技术领域

本发明涉及G13Cr4Mo4Ni4V钢轴承套圈的双重渗碳工艺领域。

背景技术

目前，G13Cr4Ni4Mo4V钢制轴承套圈真空渗碳热处理后，表面硬度为60～63HRC，表面碳浓度为0.7～1.10％，表面具有一定的耐磨性，同时心部具有良好的韧性，但随着轴承寿命大幅提高，使用工况更为恶劣，原渗碳指标已不足以满足新的使用条件，故而提高轴承零件表面耐磨性及抗疲劳性已是大势所趋。

发明内容

本发明为了解决目前G13Cr4Ni4Mo4V钢轴承套圈硬度及耐磨性有待提高的技术问题，而提供一种G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈双重渗碳工艺。

一种G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈双重渗碳工艺，该工艺具体按以下步骤进行：

一、采用真空渗碳炉，对G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈工件进行渗碳处理；

二、将步骤一渗碳处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈工件进行高温回火处理；

三、采用真空渗碳炉，再次对步骤二处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈工件进行渗碳处理；

四、将步骤三处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈工件进行三次高温回火处理；

五、将步骤四处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈工件进行车加工，获得钢套圈工件；

六、将步骤五加工后的钢套圈工件进行热处理，完成。

进一步的，步骤一所述渗碳处理的工艺为：采用乙炔渗碳和氮气扩散交替进行的真空低压脉冲渗碳，控制渗碳温度为950～980℃，渗碳压力为6～10mbar，渗碳气体流量为1200～1800nL/h，渗碳时间为60～90min，渗碳脉冲为10～15个。

进一步的，步骤二所述高温回火处理的温度为650～700℃，处理时间为3～5h；采用1.2～5bar氮气冷却。

进一步的，步骤三所述渗碳处理的工艺为：采用乙炔渗碳和氮气扩散交替进行的真空低压脉冲渗碳，控制渗碳温度为950～980℃，渗碳压力为6～10mbar，渗碳气体流量为1200～1800nL/h，渗碳时间为700～750min，渗碳脉冲为25～35个。

进一步的，步骤四每次高温回火处理的温度为650～700℃，处理时间为3～5h；采用1.2～5bar氮气冷却。

进一步的，步骤六所述热处理温度为1080～1120℃，处理时间为30～60min；采用1.5～5bar氮气冷却。

其中步骤五中车加工的作用是车削掉工件无需渗碳部位的渗碳层。

本发明有益效果：

本发明获得的G13Cr4Ni4Mo4V钢轴承套圈经真空渗碳热处理，具有高硬度、高耐磨性，高疲劳性能，满足了产品使用需求，同时保证了该材料心部良好的韧性及渗层碳化物的尺寸与形态。

通过G13Cr4Ni4Mo4V钢轴承套圈双重渗碳工艺试验，套圈表面硬度达到62～66HRC，表面碳浓度提高至1.15％～1.50％，心部硬度仍维持在40～47HRC，解决了该材料传统渗碳表面硬度不足的问题，大幅提高了轴承的耐磨性及抗疲劳性能，最终获得G13Cr4Ni4Mo4V钢轴承套圈合理的双重渗碳工艺参数。

本发明工艺用于制备轴承零件。

附图说明

图1为实施例一制备的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈的表面碳浓度梯度图，；

图2为实施例一制备的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈的硬度梯度图；

图3为现有渗碳工艺(一次正常渗碳)处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈的组织图；

图4为实施例一制备的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈的组织图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式一种G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈双重渗碳工艺，具体按以下步骤进行：

一、采用真空渗碳炉，对G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈工件进行渗碳处理；

二、将步骤一渗碳处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈工件进行高温回火处理；

三、采用真空渗碳炉，再次对步骤二处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈工件进行渗碳处理；

四、将步骤三处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈工件进行三次高温回火处理；

五、将步骤四处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈工件进行车加工，获得钢套圈工件；

六、将步骤五加工后的钢套圈工件进行热处理，完成。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述渗碳处理的工艺为：采用乙炔渗碳和氮气扩散交替进行的真空低压脉冲渗碳，控制渗碳温度为950～980℃，渗碳压力为6～10mbar，渗碳气体流量为1200～1800nL/h，渗碳时间为60～90min，渗碳脉冲为10～15个。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二所述高温回火处理的温度为650～700℃，处理时间为3～5h；采用1.2～5bar氮气冷却。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三所述渗碳处理的工艺为：采用乙炔渗碳和氮气扩散交替进行的真空低压脉冲渗碳，控制渗碳温度为950～980℃，渗碳压力为6～10mbar，渗碳气体流量为1200～1800nL/h，渗碳时间为700～750min，渗碳脉冲为25～35个。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤四每次高温回火处理的温度为650～700℃，处理时间为3～5h；采用1.2～5bar氮气冷却。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤六所述热处理温度为1080～1120℃，处理时间为30～60min；采用1.5～5bar氮气冷却。其它与具体实施方式一至五之一相同。

本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。

实施例一：

本实施例一种G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈双重渗碳工艺，具体按以下步骤进行：

一、采用真空渗碳炉，对G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈工件进行渗碳处理；所述渗碳处理的工艺为：采用乙炔渗碳和氮气扩散交替进行的真空低压脉冲渗碳，控制渗碳温度为950～980℃，渗碳压力为6～10mbar，渗碳气体流量为1200～1800nL/h，渗碳时间为60～90min，渗碳脉冲为10～15个；

二、将步骤一渗碳处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈工件进行高温回火处理，控制处理温度为650～700℃，处理时间为3～5h；采用1.2～5bar氮气冷却；

三、采用真空渗碳炉，再次对步骤二处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈工件进行渗碳处理；所述渗碳处理的工艺为：采用乙炔渗碳和氮气扩散交替进行的真空低压脉冲渗碳，控制渗碳温度为950～980℃，渗碳压力为6～10mbar，渗碳气体流量为1200～1800nL/h，渗碳时间为700～750min，渗碳脉冲为25～35个；

四、将步骤三处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈工件进行三次高温回火处理；每次高温回火处理的温度为650～700℃，处理时间为3～5h；采用1.2～5bar氮气冷却；

五、将步骤四处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈工件进行车加工，获得钢套圈工件；

六、将步骤五加工后的钢套圈工件进行热处理，控制热处理温度为1080～1120℃，处理时间为30～60min；采用1.5～5bar氮气冷却，完成。

将本实施例获得的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈进行测试。

图1为实施例一制备的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈的表面碳浓度梯度图，由图可以看出经双重渗碳处理后的钢套圈表面碳浓度得到显著提高，表层碳浓度可达到1.9％，去除磨削留量0.5mm后仍可达到1.45％。

图2为实施例一制备的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈的硬度梯度图，由图可以看出经双重渗碳处理后的钢套圈表面硬度达到66HRC，去除、磨削留量0.5mm后成品表面硬度可达到65HRC，相对现有工艺获得了提高。

图3为现有渗碳工艺(一次正常渗碳)处理后的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈的组织图；

图4为实施例一制备的G13Cr4Mo4Ni4V钢套圈的组织图；

对比图3和图4，可看出双重渗碳后碳化物数量明显增多，碳化物尺寸明显增大，由此可提高轴承的耐磨性及疲劳性能。