GCr15轴承钢是一种典型的高碳低合金结构钢,经一定的热处理后具有抗疲劳、耐磨损、刚度高、尺寸与形状稳定性好等显著优点,主要用于制造轴承套圈与滚动体。由于轴承的工作环境较恶劣,对其疲劳寿命要求较高,而带状组织正是影响疲劳寿命的主要因素,带状组织的产生起源于连铸,形成于轧制,是固态相变的产物。因此,有效控制带状组织的产生是保障轴承钢产品质量的关键。对于大规格产材,生产过程中很难进行控冷轧制,只能通过连铸与加热过程加以改善。为此本文以某钢厂GCr15轴承钢矩形连铸坯(350 mm×470 mm)为研究对象,利用低倍、化学分析等手段,对连铸坯的显微组织与宏观偏析进行研究,分析连铸过程影响连铸坯内部质量的因素及存在的问题;利用箱式电阻炉模拟不同的加热温度、保温时间等工艺生产条件,研究奥氏体晶粒的长大规律,分析不同高温扩散工艺对枝晶偏析的影响。最后,参照实验结果进行工业试验研究,为实际生产制定合理的加热方案提供依据和指导。本文主要获得以下结论:(1)GCr15轴承钢连铸坯的凝固中心相对几何中心偏向右下(-16.23,19.47)方向,需要对连铸过程中冷却条件加以改善。(2)混晶区与等轴晶区冷区强度与柱状晶区差别较大,柱状晶区、混晶区、等轴晶区的冷却速度依次为63.5 ℃/min、9.641 ℃/min,6.12/min C元素存在较严重的中心偏析并伴随着严重的中心疏松。工业生产中应采用压下技术并配以合适的电磁搅拌参数进行改善。(3)不同的高温扩散退火工艺进行研究表面,加热温度的升高较保温时间的延长扩散效果更好。当1200 ℃保温6h时,枝晶形貌已经全部消失,当继续延长至9h时,奥氏体晶粒尺寸较大,氧化铁皮严重,试样表面出现较深的麻点。(4)分析统计不同加热温度与保温时间下的奥氏体晶粒尺寸,发现在同一保温时间或加热温度下奥氏体晶粒尺寸分布近似于对数正态分布,并回归出了 GCr15轴承钢奥氏体晶粒长大规律模型:(?)= 3.87×106t0.319exp(-1.49×105/RT)。(5)相同加热工艺下带状组织等级随着总压下量的变大逐渐变小,退火后的带状组织等级相比热轧态等级约高1.5级。在原有工艺的基础上,对高温段的保温时间进行不同程度的延长,带状组织逐渐改善。当高温段延长160 min,即高温段保温320 min时,带状组织得到较好的控制。