轴承钢主要用于工业生产.滚柱和轴承套圈在工业生产中起着非常重要的作用，因为它们具有高硬度、耐磨性和高弹性极限。在球形退火处理过程中，轴承钢会给钢表面带来一定量的水，促使其在保护大气中处理时仍会发生脱碳。脱碳后，轴承钢的强度.耐磨性等方面会受到很大影响，其使用性能会大大降低。轴承钢的脱碳过程可分为以下四个部分：渗碳体的分解.碳的扩散.产生气体的反应.离开金属表面。从本质上讲，脱碳实际上是碳原子在钢内扩散的结果，加热温度会影响碳原子的扩散速度，进而影响脱碳层的厚度。实际生产工艺和实验结果表明，在一定温度下，加热时间越长，钢材脱碳越严重。这是因为在一定温度下，碳原子的扩散系数基本不变。随着保温时间的延长，碳原子与炉气的扩散反应越多，脱碳越严重。大多数国内外学者通过实验研究了轴承钢的脱碳情况，并根据试验数据进行了处理，获得了钢脱碳层厚度与影响因素之间的关系。本文研究了轴承钢球化退火过程中的脱碳情况，分析了轴承钢在不同绝缘时间下的脱碳情况，获得了绝缘时间对脱碳层厚度的影响规律，为优化轴承钢球化退火工艺奠定了基础。

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　　实验装置及实验方案

　　本文搭建了GCr15轴承钢脱碳工艺试验平台，试验平台在不同温度下进行纯氮气浴，控制含水量，将混合物通入管道加热炉，提供试验所需的大气条件;设置管道加热炉的加热速度.加热温度和保温时间等。为了保证样品的加热温度，使用K型热电偶和34972ALXI模型数据采集/记录仪采集和记录样品的加热温度。实验平台示意图如图1所示。

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　　试验材料和样品加工的选择

　　本文中使用的材料是工厂的生产规范Φ28mm的热轧后GCr15轴承钢棒材料，然后加工材料。首先，用电火花将原棒材料切割成大小相近的样品，然后将其切割成10个大小mm×10mm×15mm小长方形，距上表层2.5mm处开直径为3mm埋孔，离下表层5mm处开直径为3mm，深层为5mm圆孔;样品处理后，将样品放入超声波清洗器中，用无水乙醇清洗;清洗后的样品在室温下自然干燥，隔离空气储存，最后用于脱碳试验。样品处理后的样品如图2所示。

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　　脱碳实验方案

　　在固体中，扩散是原子转移的唯一途径，而钢坯的脱碳实际上是钢坯中碳原子的扩散过程。因此，轴承钢脱碳现象的核心问题是碳原子在不同的钢成分中.温度不同.不同保温时间和不同加热气氛下的传质过程。本文主要通过实验进行研究GCr15保温时间对轴承钢加热和热处理过程中脱碳的影响规律。实验中保温时间设定为20~70min，含0.3%水3%的氮气，轴承钢温度为810℃(轴承钢球化退火温度)，具体实验方案如表1所示。

　　表1保温时间对GCr15轴承钢脱碳实验方案

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　　结果及脱碳实验分析

　　对试样在810℃.气氛包含0.3%H2O在不同保温时间的前提下，试样冷却后镶嵌样品.打磨.抛光和腐蚀处理，然后在金相显微镜下观察样品的脱碳情况，具体情况如图3所示。

　　(a)保温20min

　　(b)保温30min

　　(c)保温40min

　　(d)保温50min

　　(e)保温60min

　　(f)保温70min

　　图3在810℃.含0.3%H2O不同时间的氮气保温

　　测量样品脱碳层的厚度，测量值如表2所示，保温时间分别为20.30.40.50.60.70min，在每个保温时间下测量脱碳层厚度5次。深层整理每个保温温度下的总脱碳层均值，如图4所示。

　　从图4可以看出，随着保温时间的增加，脱碳层的厚度也显著增加，脱碳层的厚度大致随保温时间的双曲线而变化。然后，处理数据得到总脱碳层的厚度随保温时间的平方根的变化曲线，如图5所示。从图5可以看出，总脱碳层的厚度随着保温时间的平方根基本增加。

　　当轴承钢在810℃球化退火时，总脱碳层厚度与保温时间的关系如下：

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　　结论

　　本文研究了轴承钢球化退火过程中保温时间对脱碳层厚度的影响规律，制定了不同保温时间下的脱碳工艺实验平台和实验方案。试验数据显示，球形退火温度为810℃，保护大气(氮气)含水量为0.3%时，保温时间为20~70min轴承钢时会有明显的脱碳，脱碳层厚度为55~116μm。随着保温时间的增加，脱碳层的层的厚度，总脱碳层的厚度与保温时间的平方根成正比。