Vladimir,
Não entenda como um comentário negativo, mas quando se tempera um eixo desse tipo, além dos cuidados necessários para evitar empenamentos, os eixos deverão passar por retífica posteriormente ao processo de endurecimento, e aí vais perder as medidas de diametro que tens atualmente...
O problema não é muito sério quando se usam rolamentos da forma que você usou, mas se for usar daqueles rolamentos lineares, só se fizer o eixo na medida e tolerância que o fabricante recomenda...
Aí acho que é mais barato comprar o eixo pronto (temperado e retificado)...