SG13Cr4Mo4Ni4V钢轴承套圈热处理工艺改进

轴承是发动机系统的重要部件，与发动机的性能、寿命和可靠性密切相关，其服役工况复杂，具有高温、高速、重载的特点，因此要求轴承表面具有高硬度和高耐磨性，心部具有良好的韧性和强度。SG13Cr4Mo4Ni4V钢系国产航空轴承用高温渗碳钢，在纯净度、微量元素及含氧量指标控制方面，通过双真空冶炼技术可获得与国外M50NiL钢相近的化学成分和综合力学性能，是高可靠性航空轴承研制的首选材料。

高温渗碳钢轴承套圈渗碳热处理后的技术要求为：表面硬度58～63HRC，心部硬度35～48HRC；表面含碳量0.75～0.95%；有效硬化层深度1.5～1.8mm；表面组织为高碳细小结晶马氏体及均匀分布的残留碳化物，心部组织为低碳板条马氏体和少量铁素体。

以往用井式炉进行轴承套圈渗碳热处理的工艺为：渗碳（强渗+扩散）+淬火+3次高温回火+2次冷处理，改用密封箱式渗碳炉渗碳后，存在的主要问题是表面碳浓度达不到技术要求，渗碳层组织不均匀。为此，对SG13Cr4Mo4Ni4V钢开展预氧化工艺试验研究，解决SG13Cr4Mo4Ni4V钢套圈在密封箱式渗碳炉中存在的问题，以保证轴承质量。

试验材料为SG13Cr4Mo4Ni4V钢，针对该钢预先氧化处理与表面渗碳效果的关联性进行试验研究，采用不同的预氧化时间处理样件，并在相同渗碳工艺条件下进行渗碳和热处理，即气体渗碳+淬火+3次高温回火+2次冷处理，通过测试分析获取预氧化效果与渗碳工艺的匹配关系，解决碳浓度不达标的问题。采取预先截断保护气供应及排气后直接入炉的方法。参考AMS2759/7B《渗碳钢零件的气体和真空渗碳热处理标准》、AMS6278《钢棒、锻件和管材4.1Cr-3.4Ni-4.2Mo-1.2V(0.11～0.15C）双真空熔炼材料标准》和国外企业的成熟工艺制定试验方案。根据国外先进企业的渗碳和相关热处理工艺步骤及工艺控制技术要求，并经过反复试验与验证，最终确定预氧化处理温度为（945+/-5）℃，结合SG13Cr4Mo4Ni4V钢制轴承套圈结构复杂、壁厚变化较大的特点，采取不同的预氧化时间进行试验，时间分别为15、30、40及60min。试验结果表明：

（1）采用密封箱式多用炉气体渗碳SG13Cr4Mo4Ni4V钢轴承套圈，渗碳前应进行预氧化处理，可保证渗层质量。

（2）通过SG13Cr4Mo4Ni4V钢预氧化工艺技术研究，确定SG13Cr4Mo4Ni4V钢的热处理工艺为：预氧化（945+/-5）℃×（30～40）min+气体渗碳+淬火+3次高温回火+2次冷处理，经生产验证满足轴承热处理技术要求。