第13章轴承结构材料

防止裂纹产生。

13.5.8结构稳定性热处理

了解热处理过程中滚动轴承零件尺寸与形状变化，对后续机加工及零件功能是至关重要的。体心立方结构的高碳低合金钢，加热到约727℃时，该临界温度下，材料发生相变而变成面心立方结构 由于热膨胀而造成尺寸迅速增加(图13.12)；正如前面所素体。如果将材料加热至奥氏体范围内更高的温度，那2 (即奥氏体)，导致零件收缩。奥氏体的质量体积小于铁在达到马氏体相变温度之前，材料一直收缩。冷却到室温 么，由于热膨胀之故体积继续增加。反之，快速冷却时，加热时，零件继续收缩，形成体心正方结构马氏体。由于在很冷却低的温度下发生相变。所造成的体积增加使材料产生应力。实际上不可能完全转变为未回火的马氏体(体心正方结构)， 由于对大批零件进行热处理时，奥氏体(面心立方结构)，所以显徽组织中残留一定量的奥氏体(其量取决于淬火程度)。零件还必须进行热稳定，以减少残余应力和获得所希望的结构稳定性。轴承钢发生尺寸变化主要与细小碳化物从马氏体内析 和淬火期间的体积变化出和残留奥氏体的分解或相变有关。由于温度或应力等外界因素的缘故，轴承运转期间也会发生尺寸变化，所以制造者必须选择适当的热处理以保证所希望的尺寸稳定性。通常在6-260℃的温度范围内对高碳铬钢进行回火处理。在此温度范围内，细小碳化物被析出，马氏体主要是体心正方结构，体积略有减小。在205~288℃温度范围内回火，导致与时间、温度有关的残留奥氏体分解成贝氏体并使体积增加，残留奥氏体的分解与时间、温度有关。260℃以下的回火工艺可避免高温回火的硬度降低。高速钢退火显微组织具有最好的加工性，它含有大量的硬质金属碳化物，例如钨、钼、钒或铬的碳化物，这些碳化物镶嵌在软质铁素体基体中。和高碳铬钢不同，为了溶解所需数量的这些硬质碳化物粒子，热处理温度必须远远高于临界温度。通过把钢从奥氏体化温度快速冷却到马氏体相变温度范围内，可以避免碳化物的析出。进一步冷却到室温以后，组织中通常含有20‰%~30%体积的残留奥氏体。加热到高碳铬钢回火所需之温度时，仅仅产生轻微的马氏体回火。在427~593℃之间产生“二次硬化”，也就是说，奥氏体组织发生变化，在随后冷却到马氏体相变温度范围时转变成马氏体。在这些高温区进行多次回火是必要的，以便使奥氏体完全转变成马氏体和析出极细小的合金碳化物—这是造成二次硬化现象的原因、从而使高速钢具有热硬性。初次淬火后或回火周期之间间歇地使用冷处理，以便在冷却时使奥氏体完全转变成马氏体，然而，因为冷处理使淬火零件中产生很高的内应力，所以通常建议只在第一次回火处理以后进行冷处理。耐腐蚀钢，例如AISI44C和BC42(AMS5749)，由奥氏体化温度快速冷却后，一般立即行深冷处理。AISI440C钢还要在大约149℃或316℃的温度下进行多次回火，这视零件硬度要求而定。因BG42钢的合金成分之故，它的热处理工艺和高速钢的标准工艺一样，即在524℃的温度下多次回火，并进行冷处理。渗碳钢表层显微组织中的残留奥氏体，组织比较软可以承受夹杂物、加工损伤和表面粗糙度引起的一定程度的应力集中。在135~196℃之间对轴承零件进行回火，能保证良好的表层性能，而心部在正常的轴承工作温度下是稳定的。微型轴承