高铁轴承GCr18Mo套圈贝氏体等温淬火热处理工艺仿真优化研究

高铁轴箱轴承作为传动系统的关键部件,服役工况及服役环境复杂.高铁轴承套圈的热处理工艺普遍采用贝氏体等温淬火工艺.贝氏体等温淬火工艺相比于传统的马氏体淬火工艺能够使轴承套圈具有更好的韧性和抗裂纹扩展能力,但耗时更长,生产效率相对较低.为优化国产高铁使用的GCr18Mo轴承套圈的贝氏体等温淬火工艺,开展试验测试轴承钢的热物理参数以及过冷奥氏体等温转变曲线,基于试验测得的轴承钢材料参数,采用DEFORM-HT软件建立了轴承套圈的热处理工艺全流程仿真模型.针对贝氏体等温淬火工艺中的加热温度、等温温度、等温时间和回火温度,采用正交试验法设计16种贝氏体等温淬火工艺仿真方案并进行仿真分析.基于仿真结果,以轴承套圈的贝氏体体积分数和硬度构建优化目标函数,结合蒙特卡洛法和复合形法对工艺参数进行线性回归分析及优化,在优化得出的工艺参数范围内开展3组验证性热处理试验.结果表明:基于试验测得的轴承钢材料参数建立的热处理仿真模型具有较高的准确性.经验证试验后,3组轴承套圈的贝氏体体积分数和硬度均满足行业标准要求,残余奥氏体含量未超过规定数值.优化后的热处理工艺耗时更短,相比最初的贝氏体等温淬火工艺,等温淬火时间缩短37％以上.研究成果可为国内GCr18Mo轴承套圈的贝氏体等温热处理提供有效的工艺参考.