轴承钢的温锻及加工注意事项

轴承钢广泛用于机械制造工业，特别是用作轴承套圈。目前，直径≤140mm左右的轴承套圈均可采用冷、温塑性成形工艺进行生产。

1.轴承钢的流动应力与温度的关系

轴承钢在各变形温度时的流动应力如图5-2-40所示。在450℃左右出现蓝脆区。当变形程度ε=70%时，应变速率由1.5s^-1提高到40s^-1时，流动应力有所提高。

图5-2-40 GCr15在各温度时的流动应力

轴承钢GCr15在温加工范围内的抗拉强度和塑性变化如表5-2-8所示。如温度为614℃时，R_m=547MPa，而在725℃时，R_m=177.8MPa。变形温度仅仅提高100℃，而R_m却下降了2/3左右。塑性指标A及Z值同样有所提高，A值提高40%，而Z值的提高近一倍以上。当温度提高到835℃时，抗拉强度进一步降低到112MPa，塑性指标A达79.4%，而Z达99.4%。

表5-2-8 轴承钢GCr15在各温度时的强度和塑性指标

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2.轴承钢GCr15温锻温度的选择

如上所述，GCr15蓝脆区在450℃左右。变形温度高于蓝脆区后，随着温度的提高，流动应力不断下降，而且在600～700℃之间，下降剧烈。GCr15的相变区约在735℃左右开始。因此，高于750℃以后，变形后在空气中冷却，将形成索氏体组织，碳化物积聚，原始的球化组织被破坏，使挤压件硬度提高，不利于后续机加工序的进行。所以一般温锻轴承套圈的温度常选在（700±20）℃左右。在此温度区温锻，挤压件可保持表面光滑，无新的脱碳层出现。变形后，原材料的脱碳层有变薄趋势。因为在低于相变点加工，挤压件硬度一般仅增加5%～12%，对后续加工无影响，同时也为热处理准备了好的原始组织。

GCr15轴承钢温锻后直接进行机械加工和热处理时，温锻前应采用球化退火处理。对组织已符合国家标准的球化的坯料可不必进行球化退火。

图5-2-41 轴承套圈温挤压成形方案

3.轴承套圈温锻工艺方案

轴承钢棒料经冷剪切下料后，进行镦饼压缩（冷态或温态），继而进行温挤压成形。目前共有六种成形方案，如图5-2-41所示。第Ⅰ种单圈反挤压成形，模具结构简单。反挤压后冲底，即可供应后续加工。但是变形力较高。第Ⅱ种杯-杯型复合挤压成形方案，工厂称之为“塔形”成形工艺，同时可以生产一套轴承套圈坯料，生产效率高，单位挤压力较低。目前国内外应用较多。第Ⅲ种成形方案，单位挤压力最低。对于设备能力不足，温挤压外圈时可以采用。挤压后分离下部实心部分。该部分可以不经再次退火直接进行冷挤压或温挤压内圈。第Ⅳ种方案，在生产上虽未见采用，但是实际上是可行的，可以同时成形两个轴承套圈，废料仅是一个底部，材料利用率较高。第Ⅴ种成形方案，由于前端芯轴容易损坏，因此温锻成形时用得不多。第Ⅵ种成形方案，是目前国外已经生产使用的一种方案，可降低单位挤压力，对减少能量消耗，提高模具寿命是有利的。挤压时一般均使用石墨系润滑剂。