GCr15轴承套圈碳化物超细化热轧-预处理工艺方法研究开题报告

轴承是机械装备力能承载和运动传递的关键基础件，在工作时承受着极大的压力和摩擦力。2019年中国的轴承钢管产量为47126万吨，已经连续多年居世界第一，是名副其实的轴承钢生产大国。但是，我国轴承钢的质量、性能、绿色化水平还不高，高端轴承钢产品与国际先进水平仍有较大差距。其主要表现之一为轴承抗疲劳和寿命可靠性与国外轴承有较大的差距。轴承套圈是决定轴承性能和寿命的核心组件，然而当前对GCr15轴承套圈主要采用球化退火的热处理工艺，其套圈组织状态较差，降低了轴承套圈的性能。轴承套圈的服役态一般为淬回火态，组织由马氏体、残余奥氏体和碳化物组成，其中碳化物的含量、形貌及分布对轴承的使用寿命有着重要影响^[1]。

碳化物的组织状态对轴承套圈的综合机械性能有着重要影响，它与预处理工艺密切关联，退火态的碳化物尺寸和性质直接决定了最终淬回火后碳化物的状态^[2,3]。通过有效的预热处理可以使GCr15钢组织中碳化物细小、均匀、圆整，获得良好的淬火组织，避免碳化物的危害，提高轴承的使用寿命^[3]。GCr15轴承套圈传统是通过球化退火预处理调控碳化物尺寸，其时间长、能耗高、碳化物粗大不均，其中粗大多角状的碳化物颗粒容易造成应力集中，在外应力的作用下，可导致微裂纹的萌生，直接影响轴承的抗疲劳性能，缩短轴承寿命^[4,5]。因此，通过更好的工艺获得超细的球状碳化物组织是提高轴承钢疲劳寿命的关键。

我国目前常规的碳化物细化工艺方法包括固溶—高温回火、固溶—等温退火，以及周期球化退火和连续淬火^[6]。虽然这些工艺方法都能实现碳化物的细化，但是同样有明显的缺点，难以在工业生产中应用。其中固溶—高温回火工艺存在容易产生淬火裂纹、难以切削加工的缺点^[7,8]；固溶—等温退火、周期球化退火和连续淬火，存在控制频繁、能耗大、生产周期长的缺点^[9]。研究更有效、能耗低、周期短的工艺来使GCr15轴承套圈碳化物得到细化仍然十分重要。

本课题提出了一种新的细化轴承钢碳化物的工艺方法。通过控制热轧冷却工艺参数来得到主要为马氏体的轴承钢热轧态组织，用高温回火代替传统球化退火，不仅能使轴承钢在高温回火时析出更细小致密的碳化物，还避免了轴承钢在固溶处理容易产生裂纹的缺点，更减小了能耗，缩短了生产周期。本课题开展GCr15轴承套圈热轧—预处理工艺优化方法探索研究，通过热轧形变和预处理相变协同调控，实现高效优质预处理，提高效率、降低能耗、改善组织质量，为高性能轴承套圈预处理工艺优化提供科学依据。