SG13Cr4Mo4Ni4V鋼軸承套圈熱處理工藝改進

軸承是發動機系統的重要部件，與發動機的性能、壽命和可靠性密切相關，其服役工況復雜，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度。SG13Cr4Mo4Ni4V鋼系國產航空軸承用高溫滲碳鋼，在純凈度、微量元素及含氧量指標控制方面，通過雙真空冶煉技術可獲得與國外M50NiL鋼相近的化學成分和綜合力學性能，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；表面組織為高碳細小結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。

以往用井式爐進行軸承套圈滲碳熱處理的工藝為：滲碳（強滲+擴散）+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不到技術要求，滲碳層組織不均勻。為此，對SG13Cr4Mo4Ni4V鋼開展預氧化工藝試驗研究，解決SG13Cr4Mo4Ni4V鋼套圈在密封箱式滲碳爐中存在的問題，以保證軸承質量。

試驗材料為SG13Cr4Mo4Ni4V鋼，針對該鋼預先氧化處理與表面滲碳效果的關聯性進行試驗研究，采用不同的預氧化時間處理樣件，并在相同滲碳工藝條件下進行滲碳和熱處理，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氧化效果與滲碳工藝的匹配關系，解決碳濃度不達標的問題。采取預先截斷保護氣供應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準》、AMS6278《鋼棒、鍛件和管材4.1Cr-3.4Ni-4.2Mo-1.2V(0.11～0.15C）雙真空熔煉材料標準》和國外企業的成熟工藝制定試驗方案。根據國外先進企業的滲碳和相關熱處理工藝步驟及工藝控制技術要求，并經過反復試驗與驗證，最終確定預氧化處理溫度為（945+/-5）℃，結合SG13Cr4Mo4Ni4V鋼制軸承套圈結構復雜、壁厚變化較大的特點，采取不同的預氧化時間進行試驗，時間分別為15、30、40及60min。試驗結果表明：

（1）采用密封箱式多用爐氣體滲碳SG13Cr4Mo4Ni4V鋼軸承套圈，滲碳前應進行預氧化處理，可保證滲層質量。

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