高碳铬轴承钢锻件取消正火工序的可行性试验

徐保中 等

GCr18Mo属于高碳铬轴承钢，锻后正火、退火处理。与一般民品相比，增加了正火工序，目的在于消除因锻后冷却不当产生的网状碳化物，确保锻件质量符合网状碳化物级别不大于2.5级的要求（按《滚动轴承高碳铬轴承钢零件热处理技术条件》JB/T 1255-2014第四级别图评定)。

高碳铬轴承钢锻件锻造温度高或冷却不足会沿奥氏体晶界析出网状碳化物，锻件中存在网状碳化物，在淬火时易产生淬火裂纹，而且会使轴承脆性加大，降低轴承冲击韧性。增加正火工序可以有效避免网状碳化物超标，但是提高了生产成本，较费时，影响生产效率；且锻造生产线已配备红外线测温仪和喷雾式冷却传送带，可以做到锻造温度实时监控及锻后有效均匀冷却，故拟开展此项目，探索取消正火工序的可行性。

试验材料与试验方法

试验材料

在试验阶段，我们选用的试验材料GCr18Mo为某型号轴承外圈锻件实物，试样尺寸为圆形(直径)：φ10～φ12mm，方形(边长)：10mm×10mm。

试验方法

网状碳化物检测评定：原检验流程为锻件正火、退火后，选取锻件切割，获取试样送检；为减少检验损耗，现选取有明显外观缺陷的废品锻件不经正火，直接退火处理后，取样检验。

网状碳化物级别用OLYMPUS GX51型金相显微镜在500倍下进行检验。退火试样在正常淬回火后的横截面上检验，采用4%硝酸酒精溶液深腐蚀，按JB/T 1255-2014第四级别图评定。

现行工艺控制

锻造加工工艺流程如图1所示，正火工艺参数如图2所示。

图1 工艺流程图

图2 正火工艺参数

技术路线

通过调整传送带运动速度，控制热锻件在传送带出口温度为500～600℃(暗褐色)，选取锻件，取样化验。

正常的化验流程为锻件正火、退火后，选取锻件切割，获取试样送检；为减少化验损耗，选取有明显外观缺陷的废品锻件不经正火，直接退火处理后，取样化验。

试验结果

共选取不同批次的7个锻件，锻件分别标识为1#、2#、3#、4#、5#、6#、7#，制作试样，经检验网状碳化物级别符合JB/T 1255-2014要求，具体数据见表1。

表1 不同批次的7个锻件试样网状碳化物级别

试验结果表明，使用喷雾式冷却传送带(图3)冷却锻件，可以有效控制网状碳化物析出，避免网状碳化物级别超标。

图3 喷雾式冷却传送带

结论

对锻造温度采用红外线测温仪实时监控，控制热锻件在传送带出口温度；调整传送带运动速度及锻后有效均匀冷却，避免网状碳化物超标，判定取消正火工序可行。由此带来了很好的经济效益和社会效益。

⑴经济效益。

GCr18Mo锻件每年产量约300吨，每吨正火费用1000元，共计30万元。取消正火工艺，就可以节省该笔支出。

⑵社会效益。

正火时，锻件在乳化液内冷却，产生大量烟雾，污染空气，作业环境恶劣，不利于操作人员身体健康。取消正火工艺，可以大大改善一线人员工作环境。

——节选自《锻造与冲压》2020年第7期