高碳鉻軸承鋼鍛件取消正火工序的可行性試驗

文／徐保中·洛陽LYC軸承有限公司，航空精密軸承國家重點實驗室

黃喆，王玉杰·洛陽LYC軸承有限公司

GCr18Mo屬于高碳鉻軸承鋼，鍛后正火、退火處理。與一般民品相比，增加了正火工序，目的在于消除因鍛后冷卻不當產生的網狀碳化物，確保鍛件質量符合網狀碳化物級別不大于2.5級的要求（按《滾動軸承高碳鉻軸承鋼零件熱處理技術條件》JB/T 1255-2014第四級別圖評定)。

高碳鉻軸承鋼鍛件鍛造溫度高或冷卻不足會沿奧氏體晶界析出網狀碳化物，鍛件中存在網狀碳化物，在淬火時易產生淬火裂紋，而且會使軸承脆性加大，降低軸承沖擊韌性。增加正火工序可以有效避免網狀碳化物超標，但是提高了生產成本，較費時，影響生產效率；且鍛造生產線已配備紅外線測溫儀和噴霧式冷卻傳送帶，可以做到鍛造溫度實時監控及鍛后有效均勻冷卻，故擬開展此項目，探索取消正火工序的可行性。

試驗材料與試驗方法

試驗材料

在試驗階段，我們選用的試驗材料GCr18Mo為某型號軸承外圈鍛件實物，試樣尺寸為圓形(直徑)：φ10～φ12mm，方形(邊長)：10mm×10mm。

試驗方法

網狀碳化物檢測評定：原檢驗流程為鍛件正火、退火后，選取鍛件切割，獲取試樣送檢；為減少檢驗損耗，現選取有明顯外觀缺陷的廢品鍛件不經正火，直接退火處理后，取樣檢驗。

網狀碳化物級別用OLYMPUS GX51型金相顯微鏡在500倍下進行檢驗。退火試樣在正常淬回火后的橫截面上檢驗，采用4%硝酸酒精溶液深腐蝕，按JB/T 1255-2014第四級別圖評定。

現行工藝控制

鍛造加工工藝流程如圖1所示，正火工藝參數如圖2所示。

技術路線

通過調整傳送帶運動速度，控制熱鍛件在傳送帶出口溫度為500～600℃(暗褐色)，選取鍛件，取樣化驗。

圖1 工藝流程圖

圖2 正火工藝參數

圖3 噴霧式冷卻傳送帶

表1 不同批次的7個鍛件試樣網狀碳化物級別

正常的化驗流程為鍛件正火、退火后，選取鍛件切割，獲取試樣送檢；為減少化驗損耗，選取有明顯外觀缺陷的廢品鍛件不經正火，直接退火處理后，取樣化驗。

試驗結果

共選取不同批次的7個鍛件，鍛件分別標識為1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#，制作試樣，經檢驗網狀碳化物級別符合JB/T 1255-2014要求，具體數據見表1。

試驗結果表明，使用噴霧式冷卻傳送帶(圖3)冷卻鍛件，可以有效控制網狀碳化物析出，避免網狀碳化物級別超標。

結論

對鍛造溫度采用紅外線測溫儀實時監控，控制熱鍛件在傳送帶出口溫度；調整傳送帶運動速度及鍛后有效均勻冷卻，避免網狀碳化物超標，判定取消正火工序可行。由此帶來了很好的經濟效益和社會效益。

⑴經濟效益。

GCr18Mo鍛件每年產量約300噸，每噸正火費用1000元，共計30萬元。取消正火工藝，就可以節省該筆支出。

⑵社會效益。

正火時，鍛件在乳化液內冷卻，產生大量煙霧，污染空氣，作業環境惡劣，不利于操作人員身體健康。取消正火工藝，可以大大改善一線人員工作環境。