冷处理对16Cr14Co12Mo5轴承钢组织和性能的影响

16Cr14Co12Mo5是一种具有高强度、高韧性、耐高温和耐蚀的高性能齿轮轴承钢，该钢经过一定的热处理工艺后会产生马氏体相变强化和第二相的析出强化，这两种强化方式相互叠加会使材料获得更好的强韧性能。冷处理不仅能显著降低材料中残余奥氏体的含量，消除因组织演变而导致的尺寸变化所引起的零件失效，还能提高材料的强度和硬度，稳定尺寸，减小变形，具有操作简便、不破坏工件、无污染、成本低等特点。所以，冷处理已成为改善高性能轴承金属材料综合性能的有效手段而备受关注。为此，对试验钢16Cr14Co12Mo5轴承钢热处理后的显微组织和力学性能进行了研究，并主要研究和探讨了冷处理对该轴承钢组织、性能的影响规律。 

　　试验钢16Cr14Co12Mo5轴承钢是经过VIM+VAR处理后，铸成100kg钢锭，高温锻压成Φ20mm的棒料。然后加工成冲击、拉伸试样，冲击试样加工成为10mm×10mm×55mm的U型缺口试样，缺口深度为2mm；拉伸试样尺寸为Φ5mm×65mm。16Cr14Co12Mo5的主要化学成分如表1所示。

表1   试验钢的化学成分（质量分数）                   %

　　热处理工艺：试样在1060℃高温固溶后，油淬到室温，清洗后立即装入-82℃的冷柜进行一次冷处理，到温保温2h后，在空气中放置到室温，然后在500℃下高温回火后空冷到室温。然后在相同温度下进行二次冷处理和二次回火，最后制得试验试样。

　　通过对16Cr14Co12Mo5轴承钢经冷处理后的组织和性能进行研究，发现与淬火态相比，试验钢经两次冷处理和高温回火后，表面硬度达到50.7HRC，抗拉强度Rm达到1820MPa，屈服强度Rp0.2达到1410MPa，冲击功为75.0J，试验钢的强度和硬度得到了显著提高。经XRD检测，经过两次冷处理后残余奥氏体体积分数由26.0%下降到3.1%。研究表明，经过2次冷处理并配合高温回火后，钢中残余奥氏体88.1%转变为马氏体，残余奥氏体含量明显降低，组织变得稳定，并且在回火过程中伴随有一定量微细第二相的析出。