热处理对0.30C-Cr-W轴承钢组织和性能的影响

　　随着国内外航空航天技术的发展，轴承材料面临着高转速、耐磨、耐高温、耐蚀及减重等需求，对轴承材料各方面性能的要求越来越高[1]。世界各国都在积极研究开发高性能轴承钢。近年来由于科技的大发展，特别是渗氮技术的推广应用，极大的促进了新型高性能轴承钢的开发与研究。曾耀新[2]等人认为如果要求工件有良好的耐磨性和疲劳强度，采用表面硬化处理是非常有效的。其典型的表面硬化处理方法有: 渗碳淬火、高频淬火、渗氮，它们已在工业生产中广泛应用。0.30C-Cr-W是一种新兴的渗氮轴承钢[3]，由于在对其进行渗氮前要进行调质处理，热处理作为其生产应用的重要一环而显得尤为重要。雍岐龙认为在不同的热处理制度下，碳化物的形态和分布是决定其性能的最重要的因素[4-6]。为此，对0.30C-Cr-W轴承钢的热处理制度下的碳化物以及晶内板条束尺寸变化进行研究[7-9]，分析热处理制度对钢的组织性能变化的影响机理。

　　1 试验材料与方法

　　试验钢是经过VIM冶炼，铸成20kg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，在JBN-300摆锤式冲击试验机上进行，在室温情况下按照GB/T229—1994《金属夏比缺口冲击试验方法》测定冲击吸收能量(KU2/J)。

　　拉伸试样尺寸为Φ5mm×65mm，在型号为WDW-300E的电子万能拉伸试验机进行，按照国家标准GB/T228—2002《金属材料室温拉伸试验方法》在室温下测定试验钢的抗拉强度、屈服强度、伸长率及断面收缩率。洛氏硬度用TIME公司的TH300型洛氏硬度计在载荷为150kg时进行硬度测定，每个试样打5个点，试验值误差为±2HRC，取后4点的平均值作为有效硬度值。用4%的硝酸酒精腐蚀试样，在OlympusGx51型光学显微镜观察组织形貌。采用日立S-4300冷场发射扫描电子显微镜(SEM)和EDAXGenesis6.0能谱分析仪观察和分析钢的析出相及微观组织形貌。进行透射电镜分析，观察索氏体结构，析出物的形貌及分布。试验钢的名义化学成分如表1所示。

　　取试样分别在860、870、880℃保温1h油淬，然后进行540、550、560℃回火2h后空冷。

　　2 试验结果

　　图1是钢经不同热处理后的力学性能。可以看出，热处理变化对材料力学性能的影响程度不同。固定回火温度变淬火温度，钢的力学性能未发生明显的转变。固定淬火温度，随回火温度升高，钢的抗拉强度降低200MPa，屈服强度降低230.5MPa，洛氏硬度也规律降低，但冲击吸收功却升高75J。即淬火温度变化对钢的力学性能影响不大，但随回火温度的升高，钢的强度和硬度明显下降，韧性明显升高。