軸承鋼是用于制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體和套圈的鋼。軸承鋼應(yīng)具備：高硬度、高彈性極限、高接觸疲勞強(qiáng)度、一定的韌性、一定的淬透性、在大氣的潤(rùn)滑劑中的耐腐蝕性能。軸承用鋼按特性及應(yīng)用環(huán)境劃分為：高碳鉻軸承鋼、滲碳軸承鋼、高溫軸承鋼、不銹軸承鋼及專(zhuān)用的特種軸承材料。本文以某廠生產(chǎn)的軸承鋼為例，結(jié)合自己對(duì)軸承鋼進(jìn)行熱處理的實(shí)踐，針對(duì)高碳鉻軸承鋼Gcr6、Gcr15、Gcr9、Gcr15SiMn等過(guò)共析珠光體類(lèi)鋼的熱處理工藝及軸承鋼在加熱時(shí)為減輕偏析的高溫?cái)U(kuò)散退火、軋后冷卻防止網(wǎng)狀碳化物出現(xiàn)、球化退火及正火等問(wèn)題談些看法。

　　1　軸承鋼特性

　　軸承鋼分為珠光體組織和馬氏體組織兩類(lèi)。軸承鋼在控軋控冷過(guò)程中，可以阻止網(wǎng)狀碳化物析出，獲得均勻細(xì)小的珠光體組織。馬氏體高溫不銹軸承鋼冷卻裂紋敏感性大，要求緩慢冷卻并及時(shí)退火。其冷錠加熱工藝如表1所示。注：若涼爐時(shí)間小于90min，等到90min后裝爐；若涼爐時(shí)間大于150min小時(shí)，在150min裝爐。

表1 軸承鋼冷錠加熱工藝

　　2　高碳鉻軸承鋼Gcr15軋制的特點(diǎn)

　　高碳鉻軸承鋼Gcr6，Gcr9，Gcr15，Gcr9SiMn，等都屬于過(guò)共析珠光體類(lèi)鋼，其軋制特點(diǎn)可以歸納為以下幾點(diǎn)。

　　（1）由于其導(dǎo)熱性較差容易產(chǎn)生組織應(yīng)力和熱應(yīng)力，加熱速度不宜過(guò)快，否則容易產(chǎn)生裂紋，形成鳥(niǎo)巢裂口。

　　（2）這類(lèi)鋼在澆注后的冷卻過(guò)程中易產(chǎn)生碳和鉻的偏析，鋼錠中心部分的碳化物以萊氏體共晶體存在，一般稱(chēng)為碳化物液析。

　　（3）鋼坯加熱溫度一般要加以控制，主要是為了防止脫碳和過(guò)熱。

　　（4）這類(lèi)鋼高溫下的塑性較好，變形抗力較低，可采用較大的壓下量軋制。終軋溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在800℃～850℃之間，以利于破碎網(wǎng)狀碳化物。

　　（5）軋后的大斷面鋼坯應(yīng)進(jìn)行緩冷，小規(guī)格鋼材鋼坯可以在空氣中堆冷。緩冷的目的是為了消除鋼中的白點(diǎn)缺陷，緩冷速度控制在20℃/h，冷至100℃后空冷。

　　（6）鋼材應(yīng)進(jìn)行球化退火，目的在于改善冷加工和切削加工性能。

　　3　分析討論

　　根據(jù)高碳鉻軸承鋼這些過(guò)共析珠光體類(lèi)鋼的工藝特點(diǎn)，在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題如下。

　　3.1加熱問(wèn)題
　　軸承鋼導(dǎo)熱性差不能加熱過(guò)快的特點(diǎn)在800℃～850℃之間停留一個(gè)小時(shí)，主要目的是為了溫度均勻，高碳鉻軸承鋼是屬于典型的過(guò)共析珠光體類(lèi)鋼，含碳量高的鋼類(lèi)在鑄錠過(guò)程中容易產(chǎn)生碳和鉻的偏析，鋼錠中心部分的碳化物以萊氏體共晶體存在，這種現(xiàn)象一般我們稱(chēng)為碳化物液析。因此這就需要我們?cè)谝欢ǖ臏囟认逻M(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的高溫?cái)U(kuò)散退火，那么在高溫區(qū)把握的尺度應(yīng)在1210℃～1230℃3個(gè)h的保溫時(shí)間里再適當(dāng)延長(zhǎng)大約40min到一個(gè)小時(shí)的時(shí)間，這樣做的目的是為了讓碳化物在高溫區(qū)得到分解。另外，含碳量高的鋼種在加熱的高溫區(qū)，它的奧氏體晶粒容易長(zhǎng)大，有脫碳與過(guò)熱的危險(xiǎn)，同時(shí)它又屬于導(dǎo)熱性差的一類(lèi)。所以在加熱過(guò)程中既要對(duì)鋼燒透，又要防止脫碳和過(guò)熱。所以對(duì)其鋼坯進(jìn)行加熱時(shí)或控制加熱溫度或限制加熱時(shí)間。

　　3.2軋制問(wèn)題

　　因這類(lèi)鋼合金含量不高，其在高溫下的塑性較好，變形抗力也就較低，為避免碳化物網(wǎng)狀析出，一般采用較大的壓下量軋制。在軋制過(guò)程中主要防止網(wǎng)狀碳化物的形成。消除網(wǎng)狀碳化物的根本措施是控制低的終軋溫度，并加快軋后冷卻。這是因?yàn)榻K軋溫度低時(shí)，奧氏體晶粒細(xì)小，加上軋后快冷，于是在奧氏體晶界沒(méi)有網(wǎng)狀碳化物析出，整個(gè)組織為細(xì)片狀的珠光體。軋后快冷可以通過(guò)噴水迅速的把鋼材快速冷卻至600℃～650℃（可防止網(wǎng)狀碳化物繼續(xù)析出）然后冷卻。因?yàn)楫?dāng)終軋溫度高于850℃時(shí)，它在軋后慢冷（900～650℃）這個(gè)過(guò)程內(nèi)鋼材易形成網(wǎng)狀碳化物組織，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)要加速它的冷卻，縮短這個(gè)區(qū)域的時(shí)間，盡量防止網(wǎng)狀碳化物繼續(xù)析出。

　　3.3球化退火問(wèn)題良好的球化組織具有較好的切削加工性，并淬火加熱時(shí)的過(guò)熱傾向小，而且不易產(chǎn)生淬火裂紋，淬火回火后的組織和性能較均勻，有利于提高軸承的使用壽命。為了得到球化組織——在鐵素體基體上分布著細(xì)小而均勻的粒狀碳化物。控軋控冷是軸承鋼的重要生產(chǎn)工藝手段，因此通過(guò)穿水軋制可達(dá)到控軋控冷的效果，通過(guò)控軋或軋后快冷消除網(wǎng)狀碳化物，獲得合適的預(yù)備組織，縮短軸承鋼球化退火時(shí)間，細(xì)化碳化物，提高疲勞壽命。

　　4　結(jié)語(yǔ)

　　（1）軸承鋼加熱時(shí)一定要注意鋼錠的高溫?cái)U(kuò)散退火，以減輕和改善軸承鋼的液析帶狀問(wèn)題。

　　（2）軸承鋼加熱時(shí)一定要注意脫碳問(wèn)題，主要體現(xiàn)在這類(lèi)鋼保溫時(shí)間不能過(guò)長(zhǎng)而高溫?cái)U(kuò)散必須延長(zhǎng)時(shí)間的矛盾。

　　（3）軸承鋼軋制時(shí)必須注意軋后冷卻問(wèn)題，以避免網(wǎng)狀碳化物的形成，嚴(yán)格按照工藝要求執(zhí)行，抓好過(guò)程控制。

　　（4）軸承鋼熱處理時(shí)做好球化退火，以獲得合格的球化組織，需要嚴(yán)格按照加熱工藝執(zhí)行，充足的時(shí)間達(dá)到球化的目的。