武计强

(中石化江钻石油机械有限公司，湖北 武汉 430223)

18CrNiMo7-6钢是一种低碳高合金渗碳钢，具有高韧性、高强度和较优淬透性等优点，被广泛应用于石油钻具装备的轴承零件。为满足轴承表面耐磨、心部良好韧性的设计要求，进一步扩大其应用领域，一般都要进行渗碳淬火热处理[1-2]。而现有的渗碳淬火工艺，使渗碳层表面硬度低、硬度梯度较大，降低了轴承表层的耐磨性能及抗疲劳强度，且生产周期较长，增加了经济成本。而渗碳降温淬火工艺有效缩短了渗碳周期，可以获得更优的渗层性能及心部强度[3-9]。

渗碳降温淬火工艺是在渗碳炉内对轴承渗碳结束后，降温至合适的淬火温度，并设定淬火碳势及保温一定时间后降温进行淬火。与常规渗碳淬火工艺相比，省略了渗碳后冷却至室温及淬火重新加热过程，大大缩短了生产周期。本文研究了渗碳降温淬火工艺对18CrNiMo7-6轴承钢渗碳层组织及机械性能的影响，并与渗碳后重新加热淬火工艺进行对比，探讨了渗碳降温淬火工艺机理。

1 实验材料及方法

本实验中石油钻具轴承钢材料为18CrNiMo7-6，试样尺寸为φ55 mm×200 mm，化学成分见表1。渗碳降温淬火工艺和渗碳后重新加热淬火工艺见图1。

表1 18CrNiMo7-6化学成分(质量分数，%)Table 1 Chemical composition of 18CrNiMo7-6 (mass fraction, %)

图1 (a)渗碳降温淬火和(b)渗碳后重新加热淬火工艺曲线Fig.1 Process curve of carburizing and cooling quenching(a) carburizing reheating quenching (b)

对比图1(a)、1(b)可以看出，采用渗碳降温淬火工艺时，炉温升至渗碳温度930 ℃保温11 h后直接降温到820 ℃保温1 h进行淬火；采用渗碳后重新加热淬火工艺时，炉温升至渗碳温度930 ℃保温11 h后工件出炉空冷，待工件冷却至室温后重新放入热处理炉，再次升温至820 ℃保温3 h进行淬火，整个过程耗时较长，增加了渗碳降温出炉及二次入炉升温等待时间。……