SG13Cr4Mo4Ni4V鋼軸承套圈熱處理工藝改進(jìn)

軸承是發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的重要部件，與發(fā)動機(jī)的性能、壽命和可靠性密切相關(guān)，其服役工況復(fù)雜，具有高溫、高速、重載的特點，因此要求軸承表面具有高硬度和高耐磨性，心部具有良好的韌性和強(qiáng)度。SG13Cr4Mo4Ni4V鋼系國產(chǎn)航空軸承用高溫滲碳鋼，在純凈度、微量元素及含氧量指標(biāo)控制方面，通過雙真空冶煉技術(shù)可獲得與國外M50NiL鋼相近的化學(xué)成分和綜合力學(xué)性能，是高可靠性航空軸承研制的首選材料。

高溫滲碳鋼軸承套圈滲碳熱處理后的技術(shù)要求為：表面硬度58～63HRC，心部硬度35～48HRC；表面含碳量0.75～0.95%；有效硬化層深度1.5～1.8mm；表面組織為高碳細(xì)小結(jié)晶馬氏體及均勻分布的殘留碳化物，心部組織為低碳板條馬氏體和少量鐵素體。

以往用井式爐進(jìn)行軸承套圈滲碳熱處理的工藝為：滲碳（強(qiáng)滲+擴(kuò)散）+淬火+3次高溫回火+2次冷處理，改用密封箱式滲碳爐滲碳后，存在的主要問題是表面碳濃度達(dá)不到技術(shù)要求，滲碳層組織不均勻。為此，對SG13Cr4Mo4Ni4V鋼開展預(yù)氧化工藝試驗研究，解決SG13Cr4Mo4Ni4V鋼套圈在密封箱式滲碳爐中存在的問題，以保證軸承質(zhì)量。

試驗材料為SG13Cr4Mo4Ni4V鋼，針對該鋼預(yù)先氧化處理與表面滲碳效果的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行試驗研究，采用不同的預(yù)氧化時間處理樣件，并在相同滲碳工藝條件下進(jìn)行滲碳和熱處理，即氣體滲碳+淬火+3次高溫回火+2次冷處理，通過測試分析獲取預(yù)氧化效果與滲碳工藝的匹配關(guān)系，解決碳濃度不達(dá)標(biāo)的問題。采取預(yù)先截斷保護(hù)氣供應(yīng)及排氣后直接入爐的方法。參考AMS2759/7B《滲碳鋼零件的氣體和真空滲碳熱處理標(biāo)準(zhǔn)》、AMS6278《鋼棒、鍛件和管材4.1Cr-3.4Ni-4.2Mo-1.2V(0.11～0.15C）雙真空熔煉材料標(biāo)準(zhǔn)》和國外企業(yè)的成熟工藝制定試驗方案。根據(jù)國外先進(jìn)企業(yè)的滲碳和相關(guān)熱處理工藝步驟及工藝控制技術(shù)要求，并經(jīng)過反復(fù)試驗與驗證，最終確定預(yù)氧化處理溫度為（945+/-5）℃，結(jié)合SG13Cr4Mo4Ni4V鋼制軸承套圈結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚變化較大的特點，采取不同的預(yù)氧化時間進(jìn)行試驗，時間分別為15、30、40及60min。試驗結(jié)果表明：

（1）采用密封箱式多用爐氣體滲碳SG13Cr4Mo4Ni4V鋼軸承套圈，滲碳前應(yīng)進(jìn)行預(yù)氧化處理，可保證滲層質(zhì)量。

（2）通過SG13Cr4Mo4Ni4V鋼預(yù)氧化工藝技術(shù)研究，確定SG13Cr4Mo4Ni4V鋼的熱處理工藝為：預(yù)氧化（945+/-5）℃×（30～40）min+氣體滲碳+淬火+3次高溫回火+2次冷處理，經(jīng)生產(chǎn)驗證滿足軸承熱處理技術(shù)要求。