專利名稱：直接拉拔用高碳鉻軸承鋼線材及制造方法
技術領域：
本發明屬于合金鋼及制造工藝領域，涉及一種直接拉拔用高碳鉻軸承鋼線材及制造工藝。
軸承鋼線材主要用于冷加工后制造軸承滾動體。為了滿足滾動體及其他軸承零件的加工和熱處理要求，軸承鋼線材必須具有均勻分布的粒狀珠光體組織和較低級別碳化物網狀。采用傳統工藝軋制的熱軋軸承鋼線材，由于受到軋機限制，軋后抗拉強度(σb)1150MPa～1250MPa、斷面收縮率(Ψ)0％～5％，碳化物網狀2.0級～4.0級，組織一般為帶有碳化物網狀的粗片狀珠光體。上述熱軋軸承鋼線材不可直接用于拉拔，拉拔加工前必須先經過780℃～810℃×18h～20h的球化退火，才可達到冷加工所需要的性能要求。
隨著高線軋機在特殊鋼生產中的應用，軸承鋼線材軋制中采用控制軋制和控制冷卻工藝成為可能。
國內線材控制軋制和控制冷卻是80年代隨著高線軋機的應用而發展起來的一項新技術。溫度控制軋制的目的是為了調整鋼的晶粒和亞結構，為軋后冷卻時的組織轉變準備必要的條件。控制冷卻的目的是為了控制鋼軋后組織轉變，獲得良好的、均勻的金相組織，提高鋼材的綜合力學性能。除此之外，控制軋制和控制冷卻還可以提高軋機的生產效率，減少線材氧化鐵皮生成。
線材控制軋制和控制冷卻技術最初應用在低碳鋼、低合金鋼生產中，主要目的是為了提高強度和綜合力學性能。軸承鋼屬于高碳合金鋼，軋制過程中組織變化復雜，控制難度較大。此前尚未見采用控制軋制和控制冷卻成功軋制軸承鋼線材的報道。目前，大連鋼鐵集團有限責任公司已經在其由德國引進的高精度合金鋼棒線材連軋機上，成功開發軸承鋼線材控制軋制和控制冷卻工藝。
本發明的目的是通過控制軋制和控制冷卻工藝，使熱軋軸承鋼線材晶粒充分細化，軋后獲得均勻分布的細片狀珠光體和索氏體組織，線材軋后抗拉強度(σb)1200MPa～1450MPa、斷面收縮率(Ψ)20％～35％，碳化物網狀1.0級～2.0級。塑性充分提高，可以使熱軋線材不經過退火直接拉拔。
本發明采用如下技術方案。
本發明中的直接拉拔用軸承鋼線材的化學成分采取GB/T18254-2000《高碳鉻軸承鋼)》中牌號GCr15(國家標準GB/T221-2000規定，高碳鉻軸承鋼，在牌號頭部加符號“G”，但不標明含碳量。鉻量以千分之幾計，其它合金元素按合金結構鋼的合金含量表示。例如平均含鉻量為1.50％的軸承鋼其牌號表示為“GCr15”。)的成分配比。
本發明中的直接拉拔用高碳鉻軸承鋼線材制造執行如下工藝電爐冶煉→LF+VD→模鑄3t鋼錠→紅轉→高溫擴散→→初軋開坯→緩冷→鋼坯磁粉探傷→鋼坯修磨→鋼坯加熱→線材軋制。
其中線材軋制工序采用控制軋制和控制冷卻工藝，是本技術方案的核心，分三段控制1 初、中軋控制在單相奧氏體完全再結晶區域，1000℃～1300℃；2 終軋控制在兩相區，780℃～830℃；3 終軋后軋線水冷控制到750℃～820℃吐絲；4 Stelmer-線控制冷卻速度在30℃/min～50℃/min，冷卻到450℃以下。
具體說明如下初、中軋控制在單相奧氏體完全再結晶區域，奧氏體晶粒充分細化，增加晶界面積，提供更多的碳化物形核點；終軋控制在兩相區域，一方面在軋制變形中產生晶內亞結構，增加碳化物晶內形核點，減少碳化物沿晶界析出量，另一方面使初生的網狀碳化物在軋制中破碎；吐絲溫度控制在網狀碳化物析出溫度的下限，結合軋后控制冷卻速度，避開碳化物網狀形成溫度，同時控制碳化物以細片狀形態析出。
本發明具有以下特點1)軸承鋼線材的化學成分采取GB/T18254規定的成分配比未作調整，采用控制軋制和控制冷卻工藝使其組織、性能有很大改善。
2)減少鋼絲生產中的退火和酸洗工序。
本發明具有以下優點第一，熱軋線材組織為細化的晶粒，細片狀珠光體加索氏體、由于碳化物網狀級別低、制造滾動體可提高使用壽命70％；性能上，斷面收縮率大幅度提高，改善熱軋線材塑性。
第二，熱軋線材不經退火可直接進行25％～40％變形量的拉拔。
第三，有利于環保。減少線材酸洗量，甚至可徹底實現無酸洗生產。
第四，經濟效果顯著，主要在鋼絲生產中實現。
1)鋼絲拉拔前無須進行球化退火，將球化退火與拉拔后的再結晶退火合二而一。可減少熱處理量30％，整個鋼絲生產周期縮短后為48h。
2)減少熱處理設備投資。熱處理設備投資約占軸承鋼絲生產設備總投資30％～50％，采用本發明生產時，可減少熱處理設備投資額達1/3。
3)降低生產成本。減少熱處理量可節約能耗30％；減少金屬料燒損，成材率由常規的94％提高到98％；減少酸洗消耗。以上三項合計可降低生產成本300元/t～400元/t。
本發明實施例按本發明的控制軋制和控制冷卻工藝軋制線材兩批。
實施例1牌號GCr15爐號011/1897規格10.0mm其軋制工藝加熱爐均溫段1000℃～1150℃，進精軋機前溫度805℃～815℃，吐絲溫度750℃～775℃；檢驗結果抗拉強度(σb)1370MPa～1450Mpa，斷面收縮率( )27％～33％，碳化物網狀1.5級。
拉拔試驗
原料直接酸洗涂石灰后拉拔，拉制過程如下10.0-9.6-8.6-8.3-7.8-7.5(mm)。
拉制五道次，總減面率45.9％，拉制后采用780℃×18h退火后，球化組織2級，抗拉強度(σb)687MPa～695Mpa，脫碳0.05mm。
實施例2牌號GCr15爐號010/2031規格5.5mm其軋制工藝加熱爐均溫段1050℃～1170℃，進精軋機前溫度800℃～810℃，吐絲溫度755℃～765℃；檢驗結果抗拉強度(σb)1350MPa～1470MPa，斷面收縮率( )30％～35％，碳化物網狀1.0級～1.5級。
拉拔試驗原料直接酸洗涂石灰后拉拔，拉制過程如下5.5-4.9-4.3-4.0-3.8(mm)。
拉制四道次，總減面率50.4％，拉制后采用780℃×18h退火后，球化組織2級，抗拉強度(σb)665MPa～685Mpa，脫碳0.02mm。
直接拉拔用GCr15軸承鋼線材已經按上述工藝生產了10000噸，目前用戶每月訂貨量達300噸～500噸。
權利要求
1.一種直接拉拔用高碳鉻軸承鋼線材，其特征在于熱軋后抗拉強度(σb)1250MPa～1500MPa、斷面收縮率(Ψ)20％～35％，碳化物網狀1.0級～2.0級，組織為細片珠光體加索氏體。
2.權利要求1所述的直接拉拔用高碳鉻軸承鋼線材的制造工藝，其特征在于電爐冶煉→LF+VD→模注3t鋼錠→紅轉→高溫擴散→初軋開坯→緩冷→鋼坯磁粉探傷→鋼坯修磨→鋼坯加熱→→線材軋制。其中線材軋制工序采用控制軋制和控制冷卻工藝，分三段控制1)初、中軋控制在單相奧氏體完全再結晶區域，1000℃～1300℃；2)終軋控制在兩相區，780℃～830℃；3)終軋后軋線水冷控制到750℃～820℃吐絲；4)Stelmer線控制冷卻速度在30℃/min～50℃/min，冷卻到450℃以下。
全文摘要
本發明屬于合金鋼及制造工藝領域,涉及一種直接拉拔用高碳鉻軸承鋼線材及制造工藝。本發明中的直接拉拔用高碳鉻軸承鋼線材的化學成分采取GB/T18254－2000《高碳鉻軸承鋼》中牌號GCr15的成分配比。通過控制軋制和控制冷卻新工藝,使熱軋軸承鋼線材軋后獲得細化晶粒、均勻分布的細片狀珠光體和索氏體組織,線材軋后抗拉強度(σ
文檔編號B21B1/16GK1383940SQ01113948
公開日2002年12月11日 申請日期2001年5月9日 優先權日2001年5月9日
發明者高揚, 劉永長, 郭書奇, 劉宇 申請人:大連金牛股份有限公司