热处理对gcr15钢组织与性能的影响(附件)【字数：10028】
GCr15钢作为轴承钢的一种，综合性能较好，使用的范围比较广泛，它的性能与热处理中的预处理及终处理有着不可分割的联系。本文对GCr15钢进行不同工艺热处理，并采用蔡司显微镜对其进行组织分析、利用XRD对淬火后马氏体与残余奥氏体含量进行分析并进行硬度测试。实验结果表明GCr15钢经750℃、780℃、810℃及840℃球化退火保温2h分析其球化效果，780℃时碳化物颗粒平均直径较小且弥散分布均匀，碳化物颗粒更加圆整，球化效果最好；然后对其分别加热至820℃、850℃、880℃保温30min油淬+200℃回火2h，850℃淬火温度下的试样针状马氏体明显，碳化物颗粒较小，且黑白区分布较为均匀，残余奥氏体较少，硬度最高；另外对GCr15钢进行1000℃固溶处理，随后分别进行700℃、720℃、740℃高温回火1h、2h、3h，发现720℃高温回火2h时碳化物分布均匀且更加圆整，效果最好；随后对其进行850℃油淬处理后发现碳化物颗粒直径相比较于780℃球化处理+850℃油淬2h试样中更小、更加圆整，残余奥氏体减少，硬度提高；因此确定最佳热处理工艺参数固溶-高温回火（720℃回火2h）+850℃油淬保温30min+200℃回火2h。关键词GCr15钢；热处理；球化处理；固溶处理而本课题主要介绍的便是GCr15钢，下面是我于中国知网采用关键词的方式搜索而得到的有用的资料。
目录
第一章 绪论 1
1.1 国内外轴承钢发展现状 1
1.1.1 国内轴承钢发展现状 1
1.1.2 国外轴承钢发展现状 5
1.2 轴承钢的使用性能 6
1.3 轴承钢所面临的失效情况 7
1.4 一般热处理工艺 7
1.5 本课题主要研究内容 8
第二章 实验材料、设备及方法 9
2.1 实验材料 9
2.2 实验方法 9
2.2.1 对普通球化退火温度的研究 9
2.2.2 固溶高温回火预处理工艺 10
2.2.3 对淬火温度的研究 11
2.2.4 固溶高温回火与普通球化的比较 12
2.3 金相观察 13
2.4 XRD测量奥氏体含量 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2.5 洛氏硬度的测试 14
第三章 实验结果与分析 15
3.1 球化退火温度对球化退火效果的影响 15
3.2 固溶高温回火预处理工艺 16
3.2.1 回火温度对试样的影响 16
3.2.2 回火时间对其的影响 17
3.3 不同的淬火温度下组织及性能差别 18
3.4 固溶高温回火与普通球化的比较 21
结论 24
致谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
GCr15钢是一种轴承钢，与其他大部分钢相比，它的综合性能良好，经过淬火回火等工艺之后，它的硬度相对较高，很适合加工，并且该类钢在经过球化退火之后，加工性能优秀。不过在形成白点时却有着一定的敏感，并且经过回火后还会有着一定的脆性。它的应用很广泛，于轴承套圈应用最为普遍。
我国钢铁这一行业越发的萧条主要是由于产能过剩的缘故而GCr15钢通过低价实现的出口却缓解了行业的现状，作为出口商品，质量以及成本当然是我们最先应当注重的，这也就促使我们对GCr15钢更加的重视起来；GCr15钢具有巨大的潜能，而热处理却是产品制造过程中不可缺少的一项工艺程序，通过热处理我们可以对其性能产生很大的影响。例如：经过淬火以及回火工艺后，它的抗疲劳性能会随之加强，而且它的硬度、耐磨性也会变高，它在整个工业社会中占有者特殊的地位，被广泛的应用各式各样的轴承之中。但是它也并非是完美的，例如韧性不足便是它的一大缺陷，所以我们需要研究在不同的热处理工艺下其性能与组织的变化，从而对其进行分析探讨，了解不同热处理下其综合性能的差别之处，在工厂的生产时为其热处理方试的选择提供一系列的理论指导；同时也为行业发展现状尽一份自己的绵薄力。
1.1 国内外轴承钢发展现状
1.1.1 国内轴承钢发展现状
经过了50多年的发展，中国的轴承行业已经形成了较大的生产规模。在2006年，该行业的销售的收入达到了近1000亿，全年生产的各式各样的轴承有80亿套，具有一定规模的企业达2000余家。并且在2007年的时候，该行业的规模还继续保持着增长的趋势，并且盈利水平也在逐步的提高。最近十几年来，随着国外资本家的投资，我国的生产工艺逐步的提高，稳健的向着现代化迈着步伐国外的投资还给我们带来了先进的技术水平及规范的管理，很大程度的促进了我国的轴承行业的发展。我国的轴承钢冶炼水平以及的制定和实施在含氧量方面，已经有许多公司达到了极低，且国内生产的轴承已经基本都可以满足国家新标准的要求，并且在技术方面也已接近国外轴承钢先进国家的水平。有多家企业得到了国外许多公司的认证并且还建立了长期的合作关系。现今，我国的连铸轴承钢的氧含量较低，一般在811Ppm范围内，而模铸轴承钢的氧含量在1014PPm范围内，相比较于国外的轴承钢生产先进水平而言，我国许多生产厂商生产销售的轴承钢中的含氧量与其差距不大。
但是我国生产的轴承钢材料在产品的质量以及商家所拥有的设备和工艺发展水平方面，仍然与西方经济较为发达的国家有着一定的差距。虽在在氧含量方面，我国的轴承钢与国外的差距不大，接近了其先进水平，但是我国生产的轴承钢成分不够均匀，碳化物的尺寸较大、碳化物分布不均匀，并且夹杂物较为零碎分布不均、尺寸较大，基本成分形成不均匀的黑白区域等，使得轴承的质量不够完善，严重影响着轴承的寿命以及硬度和疲劳性能等重要特性，使得轴承不如国外生产的可靠，与海外其他国家的先进水平相比，仍然有其接触面上尺寸较大且分布不均的夹杂物严重影响着轴承的表面光滑着一定的差距。除此之外，在滚动接触方面，导致轴承的噪声变得更加大，使用寿命下降。总体来说，国产轴承在性价比已经各种性能及使用寿命方面与海外工业发达国家的质量水平仍然存在着一定的差距，需要我们经过不懈的努力去追赶。
而本课题主要介绍的便是GCr15钢，下面是我于中国知网采用关键词的方式搜索而得到的有用的资料。
（1）GCr15钢的各种性能的研究。这类研究主要注重于GCr15钢的各种性能，那些隐藏于世人眼球下的特殊性能等，例如它的周疲劳行为和在线球化及自身的硬度高以及其脆性方面的不足等。山东科技大学的王泽宁、崔洪芝、张国松及王伟等人在GCr15钢钢表面感应淬火微观组织及室温干滑动磨损行为的研究中得到，GCr15钢经过淬火工艺之后，其表面的组织成分主要由马氏体、弥散分布的碳化物颗粒已经一定的残余奥氏体组成[1]；该区域的摩擦系数随着施加压力的增大而变得越来越小，并且随着施加压力的增加，它的屑状物由颗粒状逐渐的向着片状转变，划痕也会变得越来越明显。许多的介质会对GCr15钢有着一定的润滑作用，其中效果比较显著的便是海水、酸性水以及普通水。润滑的效果能够被轻易感受到的便是酸性水。而当材料放于介质中润滑时，会发生表面磨损的现象，且磨损量的多少与材料在介质中腐蚀的效果及润滑的情况有关。在酸性水中，其磨损的比较严重，而在海水以及普通水中，磨损的不够明显，所以我们还需要寻找更加合适的介质来求得润滑效果的显著以及腐蚀的不明显[2]；对于钢的疲劳现象，也有许多人做出了自己的研究，并且得出了自己的一些结论。在高应力区域，GCr115钢试样的表面有一些晶体组织发生了滑移的现象或表面一定的夹杂会导致其发生表面断裂现象，而在试样的内部应力较低的区域，由于其内部的非金属夹杂物则会导致其内部裂纹的产生[3]。
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第一章 绪论 1
1.1 国内外轴承钢发展现状 1
1.1.1 国内轴承钢发展现状 1
1.1.2 国外轴承钢发展现状 5
1.2 轴承钢的使用性能 6
1.3 轴承钢所面临的失效情况 7
1.4 一般热处理工艺 7
1.5 本课题主要研究内容 8
第二章 实验材料、设备及方法 9
2.1 实验材料 9
2.2 实验方法 9
2.2.1 对普通球化退火温度的研究 9
2.2.2 固溶高温回火预处理工艺 10
2.2.3 对淬火温度的研究 11
2.2.4 固溶高温回火与普通球化的比较 12
2.3 金相观察 13
2.4 XRD测量奥氏体含量 13
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
2.5 洛氏硬度的测试 14
第三章 实验结果与分析 15
3.1 球化退火温度对球化退火效果的影响 15
3.2 固溶高温回火预处理工艺 16
3.2.1 回火温度对试样的影响 16
3.2.2 回火时间对其的影响 17
3.3 不同的淬火温度下组织及性能差别 18
3.4 固溶高温回火与普通球化的比较 21
结论 24
致谢 25
参考文献 26
第一章 绪论
GCr15钢是一种轴承钢，与其他大部分钢相比，它的综合性能良好，经过淬火回火等工艺之后，它的硬度相对较高，很适合加工，并且该类钢在经过球化退火之后，加工性能优秀。不过在形成白点时却有着一定的敏感，并且经过回火后还会有着一定的脆性。它的应用很广泛，于轴承套圈应用最为普遍。
我国钢铁这一行业越发的萧条主要是由于产能过剩的缘故而GCr15钢通过低价实现的出口却缓解了行业的现状，作为出口商品，质量以及成本当然是我们最先应当注重的，这也就促使我们对GCr15钢更加的重视起来；GCr15钢具有巨大的潜能，而热处理却是产品制造过程中不可缺少的一项工艺程序，通过热处理我们可以对其性能产生很大的影响。例如：经过淬火以及回火工艺后，它的抗疲劳性能会随之加强，而且它的硬度、耐磨性也会变高，它在整个工业社会中占有者特殊的地位，被广泛的应用各式各样的轴承之中。但是它也并非是完美的，例如韧性不足便是它的一大缺陷，所以我们需要研究在不同的热处理工艺下其性能与组织的变化，从而对其进行分析探讨，了解不同热处理下其综合性能的差别之处，在工厂的生产时为其热处理方试的选择提供一系列的理论指导；同时也为行业发展现状尽一份自己的绵薄力。
1.1 国内外轴承钢发展现状
1.1.1 国内轴承钢发展现状
经过了50多年的发展，中国的轴承行业已经形成了较大的生产规模。在2006年，该行业的销售的收入达到了近1000亿，全年生产的各式各样的轴承有80亿套，具有一定规模的企业达2000余家。并且在2007年的时候，该行业的规模还继续保持着增长的趋势，并且盈利水平也在逐步的提高。最近十几年来，随着国外资本家的投资，我国的生产工艺逐步的提高，稳健的向着现代化迈着步伐国外的投资还给我们带来了先进的技术水平及规范的管理，很大程度的促进了我国的轴承行业的发展。我国的轴承钢冶炼水平以及的制定和实施在含氧量方面，已经有许多公司达到了极低，且国内生产的轴承已经基本都可以满足国家新标准的要求，并且在技术方面也已接近国外轴承钢先进国家的水平。有多家企业得到了国外许多公司的认证并且还建立了长期的合作关系。现今，我国的连铸轴承钢的氧含量较低，一般在811Ppm范围内，而模铸轴承钢的氧含量在1014PPm范围内，相比较于国外的轴承钢生产先进水平而言，我国许多生产厂商生产销售的轴承钢中的含氧量与其差距不大。
但是我国生产的轴承钢材料在产品的质量以及商家所拥有的设备和工艺发展水平方面，仍然与西方经济较为发达的国家有着一定的差距。虽在在氧含量方面，我国的轴承钢与国外的差距不大，接近了其先进水平，但是我国生产的轴承钢成分不够均匀，碳化物的尺寸较大、碳化物分布不均匀，并且夹杂物较为零碎分布不均、尺寸较大，基本成分形成不均匀的黑白区域等，使得轴承的质量不够完善，严重影响着轴承的寿命以及硬度和疲劳性能等重要特性，使得轴承不如国外生产的可靠，与海外其他国家的先进水平相比，仍然有其接触面上尺寸较大且分布不均的夹杂物严重影响着轴承的表面光滑着一定的差距。除此之外，在滚动接触方面，导致轴承的噪声变得更加大，使用寿命下降。总体来说，国产轴承在性价比已经各种性能及使用寿命方面与海外工业发达国家的质量水平仍然存在着一定的差距，需要我们经过不懈的努力去追赶。
而本课题主要介绍的便是GCr15钢，下面是我于中国知网采用关键词的方式搜索而得到的有用的资料。
（1）GCr15钢的各种性能的研究。这类研究主要注重于GCr15钢的各种性能，那些隐藏于世人眼球下的特殊性能等，例如它的周疲劳行为和在线球化及自身的硬度高以及其脆性方面的不足等。山东科技大学的王泽宁、崔洪芝、张国松及王伟等人在GCr15钢钢表面感应淬火微观组织及室温干滑动磨损行为的研究中得到，GCr15钢经过淬火工艺之后，其表面的组织成分主要由马氏体、弥散分布的碳化物颗粒已经一定的残余奥氏体组成[1]；该区域的摩擦系数随着施加压力的增大而变得越来越小，并且随着施加压力的增加，它的屑状物由颗粒状逐渐的向着片状转变，划痕也会变得越来越明显。许多的介质会对GCr15钢有着一定的润滑作用，其中效果比较显著的便是海水、酸性水以及普通水。润滑的效果能够被轻易感受到的便是酸性水。而当材料放于介质中润滑时，会发生表面磨损的现象，且磨损量的多少与材料在介质中腐蚀的效果及润滑的情况有关。在酸性水中，其磨损的比较严重，而在海水以及普通水中，磨损的不够明显，所以我们还需要寻找更加合适的介质来求得润滑效果的显著以及腐蚀的不明显[2]；对于钢的疲劳现象，也有许多人做出了自己的研究，并且得出了自己的一些结论。在高应力区域，GCr115钢试样的表面有一些晶体组织发生了滑移的现象或表面一定的夹杂会导致其发生表面断裂现象，而在试样的内部应力较低的区域，由于其内部的非金属夹杂物则会导致其内部裂纹的产生[3]。
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