关于GCr15的渗碳淬火

孤鸿踏雪

      今天在其它网站浏览帖子，再一次看到GCr15渗碳淬火的帖子。以前对此类材料渗碳淬火或碳氮共渗大惑不解，也是终未找到令人信服的答案，但今天还是看到了一点似乎有些道理的解释，大家看看有无道理：

      问（楼主）：GCr15为什么要渗碳？
      楼主回答：为了增加含碳量？
      再问：GCr15含碳量还低吗？
      回答：GCr15形成了很多碳化物, 基体的含碳量没有这么高了。奥氏体化后能够全部溶解一次碳化物吗? 我个人觉得不能, 所以渗碳还是能够把基体的含碳量提升上来.

      据这位楼主讲GCr15在一般淬火奥氏体化条件下，基体含碳量只有0.60~0.70％。

      大家以为这种说法是否可靠？回忆原来有关GCr15总是淬不硬的多个帖子，会不会就是因为基体含碳量的问题？

microsoft

这个“楼主”的回答难以令人信服，要提高机体含碳量，没必要渗碳，只要把奥氏体化温度提高到Accm以上，完全奥氏体化即可，所有的碳化物都溶解了。
过共析钢奥氏体化温度只所以在Ac1以上30-50°C，而不是Accm以上，其中一个目的是保留大量未溶碳化物，提高热处理后产品的耐磨性。
GCr15油淬最厚能做到18mm，合金元素和碳的含量决定了该钢种只能做到这么厚，改用含碳量一样，合金元素更高的GCr15SiMn，淬透性就大大的提高。

microsoft

以前也看到过洛阳轴承研究所一篇关于GCr15渗碳淬火的文章，目的好像是提高表面压应力，从而提高轴承是使用寿命。

吉祥如意

我想知道所说的那位楼主的后半段意思，完成渗碳（碳氮共渗碳）后，是否还要进行最终热处理。

aaron01

microsoft 发表于 2013-2-25 10:02

                               
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这个“楼主”的回答难以令人信服，要提高机体含碳量，没必要渗碳，只要把奥氏体化温度提高到Accm以上，完全 ...

与微软探讨这个问题，我们知道GCr15热处理前都是球化退化态，这个球状碳化物能提高耐磨性吗？各种预备热处理方式里似乎球化退火后的硬度是最低的。
个人以为对钢而言，耐磨性好坏取决于碳在铁原子点阵中的过饱和程度，而不是碳化物的多少，往往正相反，碳化物多了，淬火前的奥氏体含碳量就更少了！

microsoft

aaron01 发表于 2013-2-25 14:20

                               
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与微软探讨这个问题，我们知道GCr15热处理前都是球化退化态，这个球状碳化物能提高耐磨性吗？各种预备热 ...

摘自洛阳轴承研究所编写的“轴承热处理工艺”的一段文字：“未溶碳化少，轴承寿命较高，但是耐磨性有所下降。一般认为，应控制0.6﹪左右为宜（肯定是写错了应该是6﹪）；残留碳化物颗粒越细（平均直径为0.56微米）分布月均匀，轴承的使用寿命越高”
我想未溶碳化物提高耐磨性，是合金碳化物的硬度比较高的缘故吧。

microsoft

aaron01 发表于 2013-2-25 14:20

                               
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与微软探讨这个问题，我们知道GCr15热处理前都是球化退化态，这个球状碳化物能提高耐磨性吗？各种预备热 ...

“各种预备热处理方式里似乎球化退火后的硬度是最低的”非常正确，耐磨性的好坏起决定作用的是马氏体，就像你所说的“耐磨性好坏取决于碳在铁原子点阵中的过饱和程度”，又有文章上说马氏体含碳量0.45﹪的轴承寿命最高，那么剩下的碳必须以碳化物形式存在，未溶碳化在机体中的作用是否可以理解为混凝土中的钢筋，起到强化机体的作用？事实上过共析钢淬火后都有大量未溶碳化物存在的，如Cr12钢还有大量的共晶碳化存在。
个人之见，请看官指正。

潇潇暮雨

吉祥如意 发表于 2013-2-25 12:51

                               
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我想知道所说的那位楼主的后半段意思，完成渗碳（碳氮共渗碳）后，是否还要进行最终热处理。 ...

      肯定还要淬火嘛

aaron01

这个问题要讨论到硬度本质问题了，我有个专门的帖子是介绍我对硬度的理解的，我以为是晶体缺陷总和决定了硬度高低，从而决定了耐磨性好坏。
间隙固溶的碳原子是对晶格畸变影响最大的，间隙固溶的碳原子越多，自然淬火后的马氏体硬度越高。
细小的弥散分布的碳化物是起的弥散强化作用，象球化态的那种碳化物是已经聚集长大的，对硬度是起反作用的，降低了碳化物的弥散程度，所以球化态的硬度才会最低！

aaron01

对淬回火组织而言，真正起到第二相弥散作用的，应该是从过饱和马氏体里析出的三次渗碳体，这个才是弥散分布的第二相小颗粒。而马氏体含碳量越高，自然碳的过饱和间隙固溶程度越严重，析出的三次渗碳体也越多！

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2013-2-25 14:20

                               
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与微软探讨这个问题，我们知道GCr15热处理前都是球化退化态，这个球状碳化物能提高耐磨性吗？各种预备热 ...

       看看这个http://www.rclhome.net/forum.php ... pid=27107&fromuid=8的9#楼内容。在高速钢的淬火中，即使经过了充分的奥氏体化，同样残存很多未溶的碳化物。所以，实际基体中的含碳量就不是钢本身的含碳量。

       至于说，在一般的淬火奥氏体条件下，这些含有较多碳化物形成元素钢种，在奥氏体化后，尚有多少未溶碳化物？奥氏体中的含碳量究竟在什么水平？似乎缺乏相关资料和数据

aaron01

孤鸿踏雪 发表于 2013-2-25 16:14

                               
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看看这个http://www.rclhome.net/forum.php?mod=redirect&goto=findpost&ptid=1827&pid=27107&fro ...

杨工，你说的这个资料是有的啊，高碳钢只要是加热保温时间充分，奥氏体里含碳量肯定等于这个温度下的极限碳溶解度，相图上有啊。

microsoft

aaron01 发表于 2013-2-25 15:10

                               
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对淬回火组织而言，真正起到第二相弥散作用的，应该是从过饱和马氏体里析出的三次渗碳体，这个才是弥散分布 ...

其实这里我们在讨论两个问题，一是对硬度起关键作用的是马氏体，二是硬度与耐磨性的关系，耐磨性不仅仅与硬度有关。
个人认为，未溶碳化物提高耐磨性（如果成立）与碳化物的硬度没有关系，或许是碳化物起到了润滑作用。

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2013-2-25 16:42

                               
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杨工，你说的这个资料是有的啊，高碳钢只要是加热保温时间充分，奥氏体里含碳量肯定等于这个温度下的极限 ...

      但对于高合金的Cr12型钢和高速钢，虽然其含碳量并不超过奥化条件下的奥氏体的实际溶碳量，但其内部有非常难容碳化物，一般是难以全部溶解的

吉祥如意

楼主发的这个帖，我觉得内涵丰富。涉及到高碳高合金钢的渗碳（碳氮共渗）问题，不仅仅是硬度与耐磨性的问题。很有进一步探讨的的价值。建议杨工理理思路，从几个方面来讨论可好。我再考虑考虑。

aaron01

孤鸿踏雪 发表于 2013-2-25 18:10

                               
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但对于高合金的Cr12型钢和高速钢，虽然其含碳量并不超过奥化条件下的奥氏体的实际溶碳量，但其内部 ...

杨工，Cr12以及大部分高速钢的含碳量都超过奥氏体溶碳极限的啊，自然有共晶碳化物以及球状碳化物未溶。

aaron01

microsoft 发表于 2013-2-25 16:56

                               
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其实这里我们在讨论两个问题，一是对硬度起关键作用的是马氏体，二是硬度与耐磨性的关系，耐磨性不仅仅与 ...

微软，你的这个话题又可以单独开一个帖子了，就是耐磨性和什么东西有关，我以为通常情况下，硬度越高耐磨性越好。
这个通常情况是指淬火钢在经过去除淬火应力的低温回火之后。

dqy

轴承钢渗碳其作用： 提高其耐磨性能， 主要应用在在环境恶劣情况下。

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2013-2-25 19:40

                               
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杨工，Cr12以及大部分高速钢的含碳量都超过奥氏体溶碳极限的啊，自然有共晶碳化物以及球状碳化物未溶。 ...

Cr12如此，那么Cr12Mo、Cr12MoV、Cr12Mo1V1呢？

霜月

资料介绍：51200钢（相当于GCr15）渗碳处理后，滚动接触疲劳试验的结果：寿命提高50%。

aaron01

对于GCr15渗碳后提高疲劳寿命，似乎试验数据是已经充分验证过的，可是原理是什么呢？
是增加碳化物？
还是增加马氏体碳浓度呢？
这个肯定不是谜，可能是知道的人不愿意说吧。

孤鸿踏雪

aaron01 发表于 2013-2-26 17:06

                               
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对于GCr15渗碳后提高疲劳寿命，似乎试验数据是已经充分验证过的，可是原理是什么呢？
是增加碳化物？
还是 ...

      home缺乏轴承热处理专家啊

霜月

我对轴承不熟悉，看过的资料一时难找到，好像是说增加了表面的残余压应力。

microsoft

aaron01 发表于 2013-2-26 17:06

                               
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对于GCr15渗碳后提高疲劳寿命，似乎试验数据是已经充分验证过的，可是原理是什么呢？
是增加碳化物？
还是 ...

轴承钢本身就是高碳钢，再经过渗碳，材料的韧性肯定降低，该轴承如果使用在冲击力比较大的场合肯定是不行的。本人认为渗碳的目的无非是增加碳含量，提高耐磨性。

aaron01

据说是提高接触疲劳强度的，和冲击似乎关系不大，轴承圈的话，工作状态下很少受冲击应力的。
道听途说的。

孤鸿踏雪

microsoft 发表于 2013-2-27 09:33

                               
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轴承钢本身就是高碳钢，再经过渗碳，材料的韧性肯定降低，该轴承如果使用在冲击力比较大的场合肯定是不行 ...

      但从几个网站的多个帖子可以看出，轴承钢渗碳似乎不是子虚乌有的事。

dqy

轴承钢渗碳 在轴承行业还没有推广啊 ，不知该话题从何而起的？
c-N   应用倒是存在的。

秦时明月

歪打正着，一产品材料GCr15，工艺880度1.05碳势保温120分，降840度0.85碳势保温60分淬火。用户使用良好。

dqy

秦楼明月 发表于 2013-2-27 11:19

                               
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歪打正着，一产品材料GCr15，工艺880度1.05碳势保温120分，降840度0.85碳势保温60分淬火。用户使用良好。 ...

这个 不能认为渗碳的

秦时明月

dqy 发表于 2013-2-27 11:30

                               
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这个 不能认为渗碳的

沾点边。

microsoft

孤鸿踏雪 发表于 2013-2-27 10:32

                               
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但从几个网站的多个帖子可以看出，轴承钢渗碳似乎不是子虚乌有的事。 ...

是的，我也见过一篇论文，是洛阳轴承研究所的。

孤鸿踏雪

microsoft 发表于 2013-2-27 13:19

                               
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是的，我也见过一篇论文，是洛阳轴承研究所的。

      是否可以传上来开开眼界？

sbm197873

轴承钢只能碳氮共渗不能渗碳，前世今生是美国人的发明专利后来小日本花钱购买，当然现在国内只要有点技术力量的轴承厂都在做。常用方法是软氮化后淬火和气氛共渗淬火。

孤鸿踏雪

sbm197873 发表于 2013-3-1 12:23

                               
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轴承钢只能碳氮共渗不能渗碳，前世今生是美国人的发明专利后来小日本花钱购买，当然现在国内只要有点技术力 ...

      能否提供一些参考文献资料？

sbm197873

孤鸿踏雪 发表于 2013-3-1 16:42

                               
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能否提供一些参考文献资料？

《轴承》杂志上都只是介绍该方法，但至今未看到哪篇文章详细工艺方法和参数。工艺的演变原来老东家和NTN合资时我问鬼子的。

吉祥如意

说个事。公司的部分工装一直都是外协加工。老板突发想法，我们自己试试。我没推辞，反正试试。工件是个轴套。我随意放进渗碳件中渗碳淬火。算来有一年多了。仍在使用。外协盐炉淬火的已经换了几次了。昨天，设备部长问我，可不可以把工装收回，自己淬火。我说不行。淬坏了我没把握。你负责我就试试。他什么也没说就走了...。

搬运工

吉祥如意 发表于 2013-3-12 21:30

                               
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说个事。公司的部分工装一直都是外协加工。老板突发想法，我们自己试试。我没推辞，反正试试。工件是个轴套 ...

看来是你说了算！
你这是具体问题具体分析。

吉祥如意

搬运工 发表于 2013-3-12 21:33

                               
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看来是你说了算！
你这是具体问题具体分析。

轴承钢的热处理，确实有很多需要摸索的地方。我有时，也整个小试验的东西，积累经验。关键时候，心里有底。

搬运工

吉祥如意 发表于 2013-3-12 22:02

                               
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轴承钢的热处理，确实有很多需要摸索的地方。我有时，也整个小试验的东西，积累经验。关键时候，心里有底 ...

新产品，我是总想整个一件、两件炸裂件出来，有时很难，做不到。

吉祥如意

搬运工 发表于 2013-3-12 22:06

                               
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新产品，我是总想整个一件、两件炸裂件出来，有时很难，做不到。

让好人做一件坏比干什么都难。

孤鸿踏雪

microsoft 发表于 2013-2-25 14:37
摘自洛阳轴承研究所编写的“轴承热处理工艺”的一段文字：“未溶碳化少，轴承寿命较高，但是耐磨性有所下 ...

      如何理解“轴承寿命较高，但是耐磨性有所下降”？

microsoft

孤鸿踏雪 发表于 2013-7-5 17:03
如何理解“轴承寿命较高，但是耐磨性有所下降”？

未溶碳化物少了，耐磨性下降。

孤鸿踏雪

microsoft 发表于 2013-7-8 20:32
未溶碳化物少了，耐磨性下降。

耐磨性都下降了，还“寿命较高”

microsoft

孤鸿踏雪 发表于 2013-7-9 09:08
耐磨性都下降了，还“寿命较高”

耐磨性仅仅是影响寿命的一部分吧。

落水残阳

孤鸿踏雪 发表于 2013-7-9 09:08
耐磨性都下降了，还“寿命较高”

残阳的看法。
首先，这些研究都是在实验室里完成的。要想对比试验，就得在实验室里做。现在用的都是疲劳寿命试验机。虽然说是疲劳寿命试验机，但这个试验方法，与其他硬度、冲击什么的不在一个可信度等级。这个是设备固有不完备性造成。
其次，说寿命提高50%或者30%什么的。也要提防着看。即便是同一根棒料，不同的地方组织差别可能也很大。我们知道，对轴承寿命影响的因素实在太多了，研究者无法保证其它因素都一样的条件下去研究某一因素的影响。就拿热处理工艺来说，两组圈一对比，结果就出来了。寿命有明显差别，但失效部位夹杂物是否有明显区别？由于已经剥落了，研究者很难再研究疲劳萌生部位夹杂物情况了。
第三，研究者的样本数量是值得推敲的。就目前看这些论文来说，所用的样本量并不大，存在很多偶然性。
以上三条，是看这些数据的心态。既然人家做了，也不能说人家没道理，没有反驳的证据，可以不相信，但不能反驳。
轴承由于其工作原理，必然要求其具有一定的耐磨性。但轴承的正常失效模式，是疲劳剥落，而不是磨损。因此有老孤所说的，耐磨性降低而寿命提高的事情。硬的东西耐磨，但寿命低的也有很多例子，主要看失效模式是什么。
关于碳化物。
残阳认为，增加未溶碳化物，是可以提高耐磨性的。碳化物是硬脆相，应该不存在微软说的润滑作用。可以理解为混凝土里的石子儿。
轴承的失效，说是疲劳，归根截底还是归结到裂纹的萌生和扩展上。碳化物可以提高耐磨性，但对裂纹的萌生具有一定的促进作用。如液析碳化物对寿命的影响，与同等大小的硅酸盐夹杂物类似。
很多人喜欢用渗碳后淬火产生表面压应力来说事儿，残阳保留意见。表面应力，不仅跟热处理有关系，后道的磨削关系更大。
这里总结一下，如果说某种方法让轴承寿命提高了（材料或热处理），溯源的话，最终可以归结到裂纹的萌生和扩展上，如果无法解释，那么，残阳就觉得是需要进一步思考的。
以上胡言乱语，看官分辨着看。错了咱们再讨论。

孤鸿踏雪

microsoft 发表于 2013-7-9 21:07
耐磨性仅仅是影响寿命的一部分吧。

      固然，耐磨性只是轴承服役寿命中的一个考核指标，但对于轴承而言，耐磨性却又是起一个重要的寿命指标

孤鸿踏雪

落水残阳 发表于 2013-7-9 21:46
残阳的看法。
首先，这些研究都是在实验室里完成的。要想对比试验，就得在实验室里做。现在用的都是疲劳 ...

       应该分析轴承常见的失效方式和潜在失效模式，如果轴承发生早期报废，没有达到设计的、或行业内普遍的服役寿命，则要分析发生早期失效的直接原因，如果是因为异常磨损而非其它，那就是耐磨性不足直接导致了轴承的非正常失效（夭折），推而广之，如果已失效轴承几乎没见到磨损行为，而是发生了断裂、碎裂或其它方式的失效，那就与耐磨性没有多大关系了