高温回火对GCr15SiMn轴承钢组织和力学性能的影响

　随着科学技术的不断发展，轴承钢的应用范围越来越广泛，其应用环境也更加复杂，对轴承钢的要求也越来越高，只注重提高轴承钢的抗压、耐磨损、抗疲劳、耐腐蚀和工作寿命已不能满足使用要求，在某些使用环境中也要求有一定的韧性，以防轴承在高接触应力和冲击作用下产生破坏，提高GCr15SiMn轴承钢使用的安全性。因此，本工作着重研究高温回火过程中轴承钢组织和力学性能的变化规律，与轴承钢的低温回火工艺的组织和力学性能进行对比，从而为确定GCr15SiMn轴承钢在不同环境下使用而采用不同的热处理制度提供技术依据。

　　试验选用的钢材是GCr15SiMn钢退火锻件，其化学成分如表1所示。从锻件中部取拉伸和冲击试样毛坯，进行热处理，其热处理工艺制度为：在840℃下保温1h后油冷，然后在500、550、580、600、650、700℃温度下回火2h后空冷至室温。热处理后，将毛坯按照GB/T228-2002和GB/T229-2007加工成拉伸试样（Φ5mm×M12mm）和夏比U型缺口冲击试样（10mm×10mm×55mm），分别在WDT-10电子拉伸试验机上测得其拉伸性能；在JBN-300B冲击试验机上测得其冲击性能。然后采用日立S-4300扫描电镜（SEM）对试样的显微组织进行表征。

　　表1  试验用钢的化学成分（质量分数，%）

　　试验结果表明：

　　（1）相比于低温回火的GCr15SiMn轴承钢，试验钢在高温回火过程中，强度和硬度下降，塑性和韧性得到提高，试验钢可以用在某些对韧性要求较高的环境中。

　　（2）随回火温度的升高，试验钢的强度和硬度下降，塑性和韧性上升；在高温回火过程中，淬火马氏体的形态逐渐消失，碳化物发生聚集长大。强度和硬度下降、塑性升高是由于碳化物的长大对位错的钉扎作用减弱的结果；而大颗粒的碳化物可以阻碍裂纹的扩展，并使断裂的解离面减小，使韧性得到改善。

　　（3）试验钢的最佳热处理工艺为840℃淬火保温1h油冷，600℃回火保温2h，此工艺下的试验钢可达到良好的强塑性配合。