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轴承被誉为工业的心脏,随着现代工业的突飞猛进,对轴承钢的要求越来越严格。本文以轴承钢GCr15SiMn为对象,基于控轧控冷的工艺,采用热模拟实验方法,系统研究了轴承钢生产过程中的相变和组织演变规律,并采用轧后两阶段冷却工艺有效降低了网状碳化物的级别。论文的主要研究内容与结果如下:(1)轴承钢GCr15SiMn在连续冷却过程中,珠光体析出温度区间为600~700℃。随冷速的增加,相变温度降低,室温组织中珠光体量减少,马氏体量增加;和静态相比,动态变形会提高珠光体相变温度,使珠光体相变温度沿CCT曲线向左上方移动;变形会促进珠光体转变量增加,并使组织明显细化;完全发生珠光体相变的临界冷却速度由静态2℃/s提高到动态变形3℃/s;变形使马氏体相变温度由204℃降低到166℃。(2)以0.3℃/s冷却时,二次碳化物沿晶界大量析出、聚集,形成彼此相连的网状碳化物,随冷速的增加,碳化物的析出逐渐减少;相比于静态,动态变形会促进二次碳化物的析出,使明显抑制网状碳化物生成的临界冷速由静态3℃/s提高到5℃/s,但由于冷速较高,室温组织中均有马氏体组织产生。(3)随冷速的增加,试验钢显微硬度不断提高,当冷速小于2℃/s时,与静态相比,变形促进了再结晶的发生,细化了晶粒,显微硬度更大;冷速增大到2℃/s及以上时,静态组织中领先生成了马氏体,显微硬度大幅增加,冷速相同时,高于变形条件下的显微硬度。(4)变形速率和变形量对网状碳化物的析出无明显影响;终轧温度越低,对碳化物网状破碎作用越强,但温度越低对轧机要求越高,易使轧机断辊;相比于变形速率、变形量、终轧温度,轧后冷速对轴承钢GCr15SiMn组织形貌的影响显著,轧后冷速的增加,二次碳化物的析出减弱明显,碳化物厚度减小,能有效的抑制网碳,但高冷速下,室温组织中会产生大量的马氏体组织。(5)结合实际生产,终轧后采用分段冷却的工艺,在高温阶段,快速穿过二次碳化物大量析出温度范围,快冷到合理的终冷温度,随后缓冷至室温,奥氏体充分发生珠光体相变,在抑制网状碳化物析出的同时避免产生马氏体。快冷阶段的冷速与终冷温度是该工艺的关键,快冷冷速增大到5℃/s冷却到610℃时,随后以1℃/s缓冷至室温,可有效地抑制网状碳化物的形成,获得理想的珠光体组织。