GCr15轴承钢是高碳铬轴承钢的代表钢种，主要用于制造轴承的滚珠、滚柱。由于轴承的工作特点是承受强冲击和交变载荷，因此对轴承钢的化学成分均匀性、非金属夹杂物含量和分布、碳化物分布等要求都十分严格。GCr15轴承钢的碳含量较高，易在凝固过程中形成较为严重的宏观碳偏析，且在后期的加热、轧制过程中难以有效消除而影响成品钢材的质量。国内外对有效降低钢在凝固过程中的碳偏析进行了大量研究，也提出和采用了诸如电磁搅拌、轻压下等许多新技术，并取得了较好效果。
为了改善GCr15轴承钢碳化物形态，提高轴承钢产品质量，研究了240mm×240mmGCr15轴承钢大方坯碳化物析出形态、金相组织随不同加热工艺制度的变化，通过理论推算了GCr15轴承钢的高温扩散系数，确定了最佳加热工艺。
实验方案：加热工艺分三段，加热工艺参数见下表，采用GLEEble1500D热模拟机对GCr15轴承钢试样热塑性进行实验，设定加热速度为30℃/s，保温时间为30s，变形速率为1s-1，变形方式为拉伸。

GCr15轴承钢的加热工艺参数	≤800℃， 保温时间/h	800～1250℃， 保温时间/h	(1250℃±10)℃， 保温时间/h
方案1	2	2	2
方案2	2	2	3
方案3	2	2	4

GCr15轴承钢中主要合金元素是C和Cr，在钢的浇铸与凝固过程中易形成碳化物不均匀性，在轧材上表现为碳化物液析和碳化物带状。钢坯在炼钢浇铸过程中形成的不均匀碳化物，可以通过轧制工序的加热高温扩散来缓解或消除。而高温扩散的主要影响因素是加热温度与保温时间，通常情况下，加热温度越高、保温时间越长，则高温扩散效果越好。但加热时间延长会导致生产效率降低，加热温度太高易导致设备或质量事故。因此，确定合理的加热温度和保温时间是保证碳化物充分扩散的必要条件。通过理论测算，得出GCr15轴承钢坯在不同温度下的碳扩散系数近似值见下表：

扩散温度/℃	1000	1050	1100	1150	1180	1200	1220	1240	1260
扩散系数/ ×10-3(cm/h)	4.77	81	136	210	273	321	372	443	527

由上表可知，扩散系数受加热温度的影响较大，加热温度越高，扩散系数越大，扩散效果越好。加热温度从1180℃升高至1260℃，扩散系数增加近一倍。GCr15轴承钢采用1250℃保温2小时加热工艺，钢坯、轧材的碳化物液析和碳化物带状完全满足GB/T18254-2002标准的要求，解决了目前轧材中碳化物级别超标的问题。
对三种加热工艺处理后GCr15轴承钢热轧钢坯金相组织观察，发现碳化物液析中存在TiN颗粒，对此需要进一步改善GCr15轴承钢原料结构，避免冶炼中带入Ti元素，以减少或消除形成类似液析的TiN颗粒。（余冶）


备注：数据仅供参考，不作为投资依据。