高碳鉻軸承鋼鍛件取消正火工序的可行性試驗(yàn)

文／徐保中·洛陽LYC軸承有限公司，航空精密軸承國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(dāng)產(chǎn)生的網(wǎng)狀碳化物，確保鍛件質(zhì)量符合網(wǎng)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(shù)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(wǎng)狀碳化物，鍛件中存在網(wǎng)狀碳化物，在淬火時易產(chǎn)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(wǎng)狀碳化物超標(biāo)，但是提高了生產(chǎn)成本，較費(fèi)時，影響生產(chǎn)效率；且鍛造生產(chǎn)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(shí)時監(jiān)控及鍛后有效均勻冷卻，故擬開展此項(xiàng)目，探索取消正火工序的可行性。

試驗(yàn)材料與試驗(yàn)方法

試驗(yàn)材料

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

試驗(yàn)方法

網(wǎng)狀碳化物檢測評定：原檢驗(yàn)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(yàn)損耗，現(xiàn)選取有明顯外觀缺陷的廢品鍛件不經(jīng)正火，直接退火處理后，取樣檢驗(yàn)。

網(wǎng)狀碳化物級別用OLYMPUS GX51型金相顯微鏡在500倍下進(jìn)行檢驗(yàn)。退火試樣在正常淬回火后的橫截面上檢驗(yàn)，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(xiàn)行工藝控制

鍛造加工工藝流程如圖1所示，正火工藝參數(shù)如圖2所示。

技術(shù)路線

通過調(diào)整傳送帶運(yùn)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(yàn)。

圖1 工藝流程圖

圖2 正火工藝參數(shù)

圖3 噴霧式冷卻傳送帶

表1 不同批次的7個鍛件試樣網(wǎng)狀碳化物級別

正常的化驗(yàn)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(yàn)損耗，選取有明顯外觀缺陷的廢品鍛件不經(jīng)正火，直接退火處理后，取樣化驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果

共選取不同批次的7個鍛件，鍛件分別標(biāo)識為1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#，制作試樣，經(jīng)檢驗(yàn)網(wǎng)狀碳化物級別符合JB/T 1255-2014要求，具體數(shù)據(jù)見表1。

試驗(yàn)結(jié)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(wǎng)狀碳化物析出，避免網(wǎng)狀碳化物級別超標(biāo)。

結(jié)論

對鍛造溫度采用紅外線測溫儀實(shí)時監(jiān)控，控制熱鍛件在傳送帶出口溫度；調(diào)整傳送帶運(yùn)動速度及鍛后有效均勻冷卻，避免網(wǎng)狀碳化物超標(biāo)，判定取消正火工序可行。由此帶來了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

⑴經(jīng)濟(jì)效益。

GCr18Mo鍛件每年產(chǎn)量約300噸，每噸正火費(fèi)用1000元，共計(jì)30萬元。取消正火工藝，就可以節(jié)省該筆支出。

⑵社會效益。

正火時，鍛件在乳化液內(nèi)冷卻，產(chǎn)生大量煙霧，污染空氣，作業(yè)環(huán)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(huán)境。