隨著國內(nèi)外航空航天技術(shù)的發(fā)展，軸承材料面臨著高轉(zhuǎn)速、高赫茲應(yīng)力、耐溫、耐蝕及減重等需求，對軸承材料各方面性能的要求越來越高，特別是強(qiáng)韌性能直接導(dǎo)致超高強(qiáng)度軸承、齒輪鋼的迅速發(fā)展，新一代高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度軸承、齒輪鋼都采用二次硬化原理設(shè)計(jì)。20Cr14Co12Mo5軸承鋼采用低碳馬氏體和二次硬化機(jī)理設(shè)計(jì)，具有較高的抗拉強(qiáng)度、斷裂韌性和耐腐蝕性能以及一定的耐熱性能。如何熱處理，對試驗(yàn)鋼的力學(xué)性能具有十分重要的作用，斯洛文尼亞的V.LESKOVSEK提出的回火后進(jìn)行深冷處理硬度略有提高，再進(jìn)行一次回火硬度基本不變，使得試驗(yàn)鋼在二次回火后韌性增加的同時，表面硬度也能夠達(dá)到要求。鋼鐵研究總院結(jié)構(gòu)材料研究所的科研人員研究了20Cr14Co12Mo5高性能軸承鋼的熱處理工藝對組織和強(qiáng)韌性能的影響規(guī)律。

試驗(yàn)用20Cr14Co12Mo5鋼主要成分見表1，經(jīng)過VIM+VAR處理后，鑄成100kg鋼錠，高溫鍛壓成φ20mm的棒料。用HR150A型洛氏硬度計(jì)測試硬度，每個試樣為5個點(diǎn)硬度值的平均值；拉伸試樣尺寸（mm）為φ5×65的標(biāo)準(zhǔn)樣，每個數(shù)據(jù)為3個試樣的平均值；沖擊試樣的尺寸（mm）為10×10×55，U型缺口；斷裂韌性試樣尺寸（mm）為20×40×180，斷裂韌性試驗(yàn)在MTS880萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。20Cr14Co12Mo5軸承鋼分別以1050℃、1080℃、1100℃溫度淬火，在冷處理后采用回火的溫度為500℃，回火時間為3h；在1100℃淬火處理和冷處理后，分別采用490℃×2h，490℃×3h，500℃×3h的回火制度。

試驗(yàn)結(jié)果如下：

1）雙真空超潔凈熔煉初步研制出一種20Cr14Co12Mo5超高強(qiáng)韌性、耐熱耐蝕軸承鋼，通過控制相轉(zhuǎn)變，達(dá)到Rm為1840MPa，Rp0.2為1410MPa，A為17%，Z為62.5%，Aku為75J•cm-2，KIc為108MPa•m1/2等。

2）通過分析軸承鋼強(qiáng)度與韌性變化特征，發(fā)現(xiàn)固溶強(qiáng)化、超細(xì)化馬氏體板條、細(xì)小而彌散分布的強(qiáng)化相Laves相和M2C、M23C6等碳化物與少量殘余奧氏體是軸承鋼強(qiáng)韌化的重要因素。

3）通過分析熱處理不同工序?qū)τ捕扰c沖擊韌性的影響，發(fā)現(xiàn)冷處理對鋼的硬度和沖擊韌性影響顯著；第一次回火顯著增加材料硬度，而對沖擊韌性影響較小。