铁路客车轴承套圈锻后控冷工艺.pdf

ISSN1000-3762轴承2013年5期
CN41-1148/TH Bearing 2013, No 5
铁路客车轴承套圈镘后控冷工艺
包顺毅,涂洪平2
(1.南京浦镇恩梯恩铁路轴承有限公司,南京210031;2.铁道部驻南京车辆验收室,南京210031)
摘要:分析铁路客车轴承CCr18M高碳铬轴承钢套圈锻后采用空冷、雾冷存在的网状碳化物超标、表面裂纹等
缺陷,介绍了采用以热水为冷却介质的锻后控冷工艺,并进行了对比试验。结果表明,锻后空冷工艺可以有效
抑制网状碳化物的产生,改善锻件内在质量,且更加节能环保。
关键词:铁路客车轴承;锻造;表面淬火;控冷工艺;网状碳化物
中图分类号:TH133.33;TG15.3文献标志码:B文章编号:1000~3762(2013)05-0020-04
Controlled Cooling Process in Forging of Rings for Passenger Train Bearings
Bao Shun-yi, Tu Hong -ping
(1. Nanjing Puzhen NTN Railway Bearing co. Ld Nanjing 210031, China; 2. Nanjing Rolling Stock Acceptance
Agency of Ministry of Railways, Nanjing 210031, China)
Abstract The defects such as reticular carbide, surface flaw are analyzed during air-cooling, spray-cooling of forg
ing of bearing ring made of Gcr18 Mo steel. The post-forging controlled cooling technology is introduced taking hot wa-
ter as cooling medium, and comparative test is conducted. The results show that the controlled cooling technology is ef
fective to restrain the formation of reticular carbide, improving the quality of forgings and saving energy
Key words: passenger train bearing; forging; sarface quenching; controlled cooling; reticular carbide
铁路客车轴承是客车车辆的重要组成部件,学性能,特别是冲击韧性下降,使用时容易产生剥
其质量直接关系到车辆运行的安全性。网状碳化离、甚至开裂等现象,降低轴承使用寿命。因此
物则是轴承零件锻造加工的重要质量指标之一,对轴承零件退火后网状碳化物有严格要求,JB/T
锻造过程中的锻坯加热温度、始锻温度、终锻温1255-2001规定,网状碳化物按第四级别图评定,
度、锻后毛坏冷却速度等因素都对其质量产生影不大于2.5级为合格。所以,有效控制轴承零件
响。若轴承钢锻件终锻温度高,而冷却速度慢,锻网状碳化物有着重要意义。
件内部将会形成较粗大的网状碳化物组织。网状
碳化物会削弱晶粒间的结合力,使轴承零件的力
网状碳化物形成机理
网状碳化物是在过共析钢中沿晶粒边界析出
收稿日期:2012-08-07;修回日期:2012-12-15
5结東语
改善热处理工件的圆度和端面翘曲,套圈合格率
由40%提高到80%以上。
为提高薄壁不锈轴承钢套圈的变形合格率,
采取了将车加工分为粗车和精车,在两道工序间参考文献:
增加去应力退火等措施,但合格率仍较低。为进1]张增歧,张磊,仇业军·高碳铬轴承零件热处理变形
步改善冷却速度,将油冷改为高纯氮气冷,在
分析[Jj.轴承,2004(6):21-25
20~25s内将炉内负压达到0.05MPa,并用风扇
王明利,常宝臣.轴承套圈淬火变形的控制与分析
[J].哈尔滨轴承,2008,29(1):17-18
搅拌,在基本上不影响硬度和组织的前提下有效
编辑:李超强
包顺毅,等:铁路客车轴承套圈锻后控冷工艺
呈网络状分布的过剩二次碳化物。网状碳化物的冷却不一致或过度冷却,网状碳化物超标现象严
形成与原材料铸锭冷却时成分偏析、锻造加热温重,过度冷却还会产生表面湿裂纹。
度、终锻温度、锻造比、锻造后冷却速度等因素有2.2正火工艺
关。对于GCrl5轴承钢,临界冷却速度为72℃/
正火能细化晶粒,细化组织,消除不太粗大的
min,当冷却速度低于此值时二次碳化物析出増网状碳化物,但能耗大,工件处理时间长导致氧化
多,会严重影响材料的性能1
脱碳加剧,不适于大批量生产。正火工艺也存在
铁路客车轴承套圈锻件由1050℃到900℃
定的风险性,若正火温度选择不当,冷却速度太
(Acm点),组织为单一奥氏体相区,在此温区冷却慢,可导致锻造后的网状碳化物继绫保留,且易发
组织不发生变化。由900℃到760℃为奥氏体+生粗大碳化物长大而细小碳化物溶解的现象
二次渗碳体相区,若在这一温区缓慢冷却,碳化物
将沿奥氏体晶界析出,先形成断续的线,并逐渐在
锻后控冷工艺
晶界连成网,随着时间的增长,网逐渐加厚,形成3.1工艺特点
网状碳化物组织。提高冷却速度对网状碳化物形
套圈锻造的终锻温度控制在800~850℃,锻
成的影响最大2,因此,在此温区必须将锻件冷却件在奥氏体和碳化物的两相区,快速冷却至360
速度提高到100~200℃/min,才能有效抑制网状600℃,可阻止奥氏体晶粒的长大,抑制网状碳化
碳化物的析出。当锻件冷却至低于Arl点相变温物的析出,快速冷却后的返红为680℃左右,再经
度(约为710~680℃),奥氏体将发生共析反应,空冷,可获得细小的索氏体组织(或索氏体+部分
形成珠光体(索氏体),此温区采取较快的冷却速上贝氏体),为球化退火做好准备。但如何做到终
度可以得到更细的索氏体组织(硬度30~40锻后锻件可靠地进行快速冷却,保证网状碳化物
HRC),对随后的球化退火非常有利。但锻件冷却合格又不产生冷却过度,是轴承锻造生产的一个
速度也不能过快,当冷却速度超过钢的淬火临界技术难题。针对轴承锻造中喷雾冷却工艺的不可
冷却速度时,锻件将产生淬火开裂。
控因素,运用控冷原理,设计了轴承套圈锻后控冷
铁路客车轴承套圈采用的GCr18Mo高碳铬轴新工艺。
承钢属于过共析钢,与常用的GCr15轴承钢相比
锻后控冷工艺采用热水(水温95℃以上)作
其化学成分中提高了Cr含量,同时添加了合金元为冷却介质,其冷却速度与油相近,在1min之内
素Mo,这2种元素均为碳化物形成元素,增加了可将锻件表面温度降到600℃以下(返红后达到
Cr18Mo轴承钢形成碳化物不均匀性的倾向,因680℃);每个锻件终锻后进水前温度和冷却后出
此,铁路客车轴承套圈锻造必须采用可靠的方法水温度均由远红外测温仪测控,可以保证每个锻
抑制网状碳化物。
件冷却过程中温度可控。
2改进前存在的问题
3.2控冷设备工作原理
将终锻后的套圈置于进料工位,远红外测温
铁路客车轴承套圈锻造工