G13Cr4Mo4Ni4V是新型高温渗碳 轴承钢 ，有较高的强度及耐高温性能，已广 泛应 用于航 空发动机 。轴承套 圈加 工流程为 ：锻造一 退火一车加工→渗碳→一次淬火→高温回火→二次淬火→回火,其中,渗碳过程直接影响轴承工作表面的热处理质量。在渗碳过程中,一方面要使碳尽量均匀地扩散到零件表面,避免形成网状碳化物,另一方面对已形成的网状碳化物进行消除。其目的是防止淬火时滚道表面因存在网状碳化物而开裂,影响轴承的耐磨性等使用性能。因此,有必要消除渗碳时形成的粗大碳化物,减少渗碳过程中网状碳化物形成几率。下文制订了研究方案,开展了相关的热处理工艺试验。

根据扩散第二定律D= Doe-O*T(D。为间隙扩散常数;Q为原子扩散激活能;K为比例系数),扩散系数D与温度T成指数关系,晶界的粗大碳化物向晶内、表层深处和表面外进行强烈扩散,使碳分布趋于均匀,从而消除网状碳化物[3。高温渗碳钢渗碳时温度为945℃,当过程试样出现粗大碳化物时,将炉温提高5℃,保持碳势不变进行扩散试验,试验结果见表3,升温扩散后的碳化物形貌如图3所示。由此可知,扩散3 ~4 h即可消除网状碳化物,将该方法应用于生产实际加工,效果明显。

结论

1)通过降低碳势或提高渗碳温度可消除渗碳过程中的粗大,网状碳化物。

2)二次淬火时通过提高淬火温度或延长保温时间,可减少或消除渗碳时生成的粗大碳化物。

3)通过补渗扩散可消除渗碳时的网状碳化物,但重新入炉加工存在外径缩小的风险,应尽量控制渗碳过程中碳化物的粗大程度,避免网状碳化物的形成。