9Cr18Mo不锈轴承钢锻造工艺性能与工序要点探讨

　　摘　要：根据9Cr18Mo不锈轴承钢的特点，对其锻造工艺性能与工序要点进行探讨。
　　关键词：9Cr18Mo不锈轴承钢；锻造工艺性能；工序要点
　　0　前言
　　随着经济、国防、航天工业的发展，发动机、压缩机等核心部件功率越来越大，工作环境越来越恶劣，要求主轴轴承能耐高温，有较强的耐腐蚀能力，转速高，可靠性强，并对轴承材料提出了特殊要求。与高铬轴承钢相比，不锈钢有其特殊加工性，主要表现为合金元素含量高，导热性能差，抗拉强度大，延伸率、截面收缩率小，塑性低，流动性差等。
　　9Cr18Mo不锈轴承钢是制作轴承套圈及滚动体用的高碳铬不锈钢。淬火后具有高的硬度和耐磨性以及高温、低温尺寸稳定性。9Cr18Mo高碳铬不锈钢滚动体适用于制造在海水、河水、硝酸、蒸汽以及海洋性等腐蚀介质的轴承，如船舶、潜水泵部件中的轴承，石油和化工机械中的轴承，航海仪表轴承等。
　　1　合金元素对9Cr18Mo不锈轴承钢的影响
　　1.1 铬（Cr）的影响：铬是决定9Cr18Mo不锈轴承钢抗腐蚀的主要元素，其含量不低于12%。含铬量减少，钢的抗蚀性能下降。
　　1.2 碳（C）的影响：碳和铬的亲合力很大，能和铬形成碳化铬。不锈钢含碳量越高，形成碳化铬愈多，这样铬的含量就被减少。所以一般不锈钢的含碳量很低。但含碳量减少，不锈钢的强度降低。因此当碳和铬配方适当时，才能达到既抗腐又有一定强度的要求。在加热不锈钢时，应避免使用煤炉和焦碳炉，以防产生贫铬，降低抗腐性。
　　1.3 镍（Ni）的影响：镍和铬配合，使钢的组织发生明显变化，可提高钢的耐腐蚀性能、机械性能、工艺性能。
　　2　9Cr18Mo不锈轴承钢锻造工艺性能
　　2.1 导热性差：不锈钢的合金元素含量越高，导热性能越差。在800℃以下比一般合金钢低25～50%，但在高温下导热性很接近，所以，不锈钢在加热时要严格控制加热温度和加热速度，Φ＞100mm的坯料必须进行预热。800℃以下缓慢加热，到900℃可快速加热，确保加热均匀、烧透，避免因热应力产生裂纹。
　　2.2 塑性低：9Cr18Mo不锈轴承钢的塑性随温度的升高而提高，随温度的降低而降低。若加热不均匀，温差太大，锤击力过重，就会引起裂纹。因此，锻造9Cr18Mo不锈轴承钢时变形程度不能太大，一般在50～60%。所用工具应预热至200～250℃。在锻造时应采用两轻一重的方法，先轻击快锻，然后重击，接近终锻温度时轻击修整。
　　2.3 变形抗力大：9Cr18Mo不锈轴承钢在高温区的变形抗力并不明显，在1000℃以下变形程度较大。锻件薄，接触面积大，抗力增大显著。所以，操作工人要技术熟练，在高温区要快锻，利用热效应使温度缓慢下降、锻件快速成形，减少变形抗力。
　　2.4 再结晶温度高：由于9Cr18Mo不锈轴承钢再结晶温度高，锻造温度范围窄，终锻温度为850～925℃。
　　2.5 收缩率较大：由于线膨胀系数很大，因此轴承套圈终煅成形时应考虑较大余量，避免锻件冷却后尺寸不足而造成报废。
　　2.6 过热敏感性差，高温起皮少：由于过热敏感性差，加热时间可稍长，使锻件烧透，没有温差。少起皮可使套圈表面质量好，氧化皮压入可能性低。
　　2.7 无同素异晶转变：由于无同素异晶转变，不锈钢就不能用热处理强化，而只能用锻造的方法细化和强化钢的组织。
　　3　9Cr18Mo不锈轴承钢锻造各工序要点
　　3.1 下料。Φ＞40mm的棒材多用圆盘锯切割，小直径棒材可用砂轮切割；剪切Z经济，但不锈钢剪切时切口往往有缺陷。当要求较高时可用车床下料。不锈钢原材料表面若有划痕等缺陷，需用车床剥皮或用无心磨床磨去一层。
　　3.2 加热。不锈钢锻前加热可以用电炉，也可以用火焰炉。生产上多用火焰炉，因其成本较低。对于9Cr18Mo不锈轴承钢，因其含碳量较高，不可采用过分氧化气氛，以免引起严重脱碳。在700～800℃以下，不锈钢的导热系数比较小。因此，不锈钢锻前加热时间较长。由于9Cr18Mo不锈轴承钢在高温下氧化、脱碳特别严重，因此要求尽量缩短在高温下的加热时间。所以应分成两段来加热，先缓慢加热到850℃，然后快速加热到1100～1150℃的始锻温度。
　　把坯料投入高温炉中加热时，从入炉算起，前一段预热时间，按2毫米1分钟计算，后一段加热时间，按3毫米1分钟计算。
　　3.3 模锻。由于9Cr18Mo不锈轴承钢的高温变形抗力大，因此，设备吨位的选择较普通钢材大1/3，模具材料也应选择强度较高的。模锻前，模具应预热至150～220℃。
　　9Cr18Mo不锈轴承钢粘性大、易粘模。因此，模锻件的质量与模锻过程中的润滑密切相关。每次锻击之前，模具都必须润滑，并要把润滑剂涂抹均匀，以免产生表面缺陷。在锤上模锻时，宜用石墨加机械油或二硫化钼加炮油作润滑剂，在高速锤上或压力机上模锻时，因其是一次成型，可采用玻璃润滑剂。锤上则不宜采用它。因为初次锻击之后，玻璃润滑剂剥落一些、残留一些。再次打击时对表面质量特别不利。
　　3.4 切边。9Cr18Mo不锈轴承钢Z好采用热切边。因为热切需要的切边力较小，也不易产生裂纹。热切边应在不低于800℃的温度下进行。对于薄套圈，允许在退火之后冷切边。
　　3.5 冷却。9Cr18Mo不锈轴承钢对冷却速度特别敏感。锻后空冷出现马氏体，内应力较大，容易产生裂纹。锻后应缓冷至600℃左右，然后在空气中冷却；或者在600℃的炉中等温并随炉冷却。在模锻过程中，要防止冷却模具的介质喷到锻件上引起开裂。
　　3.6 退火。9Cr18Mo不锈轴承钢锻后要及时进行退火、消除内应力。以免在以后酸洗或存放过程中产生开裂。退火温度一般为750～800℃，保温1～3小时，缓冷至600℃后空冷。9Cr18Mo不锈轴承钢对表面缺陷也很敏感，坯料表面上存在的划痕等缺陷，都会在锻造过程中扩展成严重裂缝。
　　3.7 清理。9Cr18Mo不锈轴承钢加热时形成的氧化皮，虽然没有碳钢锻件上的氧化皮厚。但粘附力强且很坚硬，使模具和刀具很快磨损。因此在制坯和终锻之间，在机械加工之前，都必须把氧化皮清除干净。酸洗和喷砂都是较好的清理方法。以锻件先经酸洗再进行喷砂的方法效果Z好。不锈钢锻件也可用滚筒抛光清理。
　　4　结束语
　　9Cr18Mo不锈轴承钢中的Cr、Ni等元素，促使生成致密、顽固的氧化皮。这种氧化皮实际上不溶于常用的各种酸液，而必须采用HF等强浸蚀酸来进行酸洗。HF等强浸蚀性酸液，不仅能溶解氧化皮，也强烈地浸蚀基体金属，造成零件过腐蚀。因此，9Cr18Mo不锈轴承钢虽有耐腐蚀的能力，但若不遵守规范便会在酸洗过程中产生过腐蚀。