摘　要：探索了GCr15钢Ac1f透烧球化退火工艺，通过在奥氏体化时适当降低温度、延长保温时间，消除了试验过程中出现的不均匀组织，获得了均匀细小弥散分布的球化组织。文章认为透烧时间应当根据生产的现场条件来决定，透烧加热不利于等温过程消除成分不均匀。

　　关键词：GCr15钢；球化；不均匀组织；奥氏体化

　　GCr15是一种传统的铬轴承钢，主要用于制造各种轴承的滚珠、滚柱和套圈等，被广泛应用于高速旋转高负荷的机械零部件，因此要求其必须具有高的强度、高的弹性极限和高的耐磨性。经过大量的试验和生产实践证明，只有当轴承零件的原始组织为细球状珠光体时，经过淬火加低温回火后，才能获得隐晶回火马氏体及在其上分布着细小碳化物颗粒的组织，这种金相组织才使得轴承零件具有高强度和韧性。传统的球化方案工艺周期长、耗能多、效率低，球化质量也不稳定，直接影响到工件的淬火开裂倾向。笔者对Ac1f透烧球化退火工艺[1]研究发现，球化组织极其不均匀，存在黑色块状组织(图1)。显然，这种组织与我们希望获得的均匀细小弥散分布的球状珠光体相违背。

　　1　试验用材和检测设备

　　试验用材为市售退火态GCr15钢棒材(<75mm)。用线切割机截得尺寸为20mm×12mm×12mm的试样，对其进行等温球化处理。加热设备为SX2-15-13型箱式电阻炉，用可控硅控温(型号KSL-250-W)。用JXA2840型电子显微镜观察金相显微组织，在洛氏硬度实验机上测定HRB值。

　　2　快速球化的初始方案及结果

　　资料上给出的Ac1有的是一个温度值，有的是一个温度范围，而且有一定的分散度，表1列出的只是具有代表性的数据(不是全部)。可见影响加热临界点诸因素中主要是原始组织和加热速度。

　　由于没有现成的数据，笔者采取正交设计安排试验方案，测定Z佳的球化温度作为Ac1f点。取4个因素(奥氏体化温度，双相区冷速，等温时间和Z终冷速)，每个因素取3个水平(如表2)，选用L9(34)来安排试验方案。工艺设定奥氏体化的保温时间均为5min，等温球化的等温温度均为720℃。

　　通过组织观察和硬度分析，发现除“A3B2C1D3”方案组织中出现片状珠光体，硬度偏高(达94HRB)外；另外8个方案的组织均为球状珠光体，并且均有黑块组织(图1a)存在，它们的硬度均为87HRB左右。从图1(a)中的黑块区和亮区的高倍组织(图1b、c)中碳化物的数量和分布可以看出，黑区内碳和合金含量偏低，而亮区的偏高。这种区域组织的严重不均匀，将在随后淬火中出现微区淬火软点，在工作时成为裂纹起源地，导致部件的早期失效。

　　3　快速球化工艺的改进及结果

　　试验中，采取适当降低奥氏体化温度、延长其保温时间的方式来解决这个问题。为此，采用图2所示的球化退火工艺。

　　球化退火后的组织(图3所示)均匀细小，改善了组织的上述不均匀缺陷。按JB1255291级别图进行评定，其组织级别为2～3级。该退火组织的硬度为85.3HRB，适宜切削加工。

　　4　工艺分析

　　4.1　初始工艺的分析

　　文献[5]指出：“加快高碳钢球化退火应同时考虑两个方面，既要在加热奥氏体化时在晶内保留更多的剩余碳化物颗粒，还要获得碳浓度不均匀性Z大的奥氏体，使α在远离碳化物的γ深处单独形核，并各自独立呈球状长大”，“Ac1f温度的透烧加热