第13章軸承結(jié)構(gòu)材料

防止裂紋產(chǎn)生。

13.5.8結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性熱處理

了解熱處理過程中滾動軸承零件尺寸與形狀變化，對后續(xù)機加工及零件功能是至關(guān)重要的。體心立方結(jié)構(gòu)的高碳低合金鋼，加熱到約727℃時，該臨界溫度下，材料發(fā)生相變而變成面心立方結(jié)構(gòu) 由于熱膨脹而造成尺寸迅速增加(圖13.12)；正如前面所素體。如果將材料加熱至奧氏體范圍內(nèi)更高的溫度，那2 (即奧氏體)，導(dǎo)致零件收縮。奧氏體的質(zhì)量體積小于鐵在達到馬氏體相變溫度之前，材料一直收縮。冷卻到室溫 么，由于熱膨脹之故體積繼續(xù)增加。反之，快速冷卻時，加熱時，零件繼續(xù)收縮，形成體心正方結(jié)構(gòu)馬氏體。由于在很冷卻低的溫度下發(fā)生相變。所造成的體積增加使材料產(chǎn)生應(yīng)力。實際上不可能完全轉(zhuǎn)變?yōu)槲椿鼗鸬鸟R氏體(體心正方結(jié)構(gòu))， 由于對大批零件進行熱處理時，奧氏體(面心立方結(jié)構(gòu))，所以顯徽組織中殘留一定量的奧氏體(其量取決于淬火程度)。零件還必須進行熱穩(wěn)定，以減少殘余應(yīng)力和獲得所希望的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。軸承鋼發(fā)生尺寸變化主要與細小碳化物從馬氏體內(nèi)析 和淬火期間的體積變化出和殘留奧氏體的分解或相變有關(guān)。由于溫度或應(yīng)力等外界因素的緣故，軸承運轉(zhuǎn)期間也會發(fā)生尺寸變化，所以制造者必須選擇適當(dāng)?shù)臒崽幚硪员ＷC所希望的尺寸穩(wěn)定性。通常在6-260℃的溫度范圍內(nèi)對高碳鉻鋼進行回火處理。在此溫度范圍內(nèi)，細小碳化物被析出，馬氏體主要是體心正方結(jié)構(gòu)，體積略有減小。在205~288℃溫度范圍內(nèi)回火，導(dǎo)致與時間、溫度有關(guān)的殘留奧氏體分解成貝氏體并使體積增加，殘留奧氏體的分解與時間、溫度有關(guān)。260℃以下的回火工藝可避免高溫回火的硬度降低。高速鋼退火顯微組織具有最好的加工性，它含有大量的硬質(zhì)金屬碳化物，例如鎢、鉬、釩或鉻的碳化物，這些碳化物鑲嵌在軟質(zhì)鐵素體基體中。和高碳鉻鋼不同，為了溶解所需數(shù)量的這些硬質(zhì)碳化物粒子，熱處理溫度必須遠遠高于臨界溫度。通過把鋼從奧氏體化溫度快速冷卻到馬氏體相變溫度范圍內(nèi)，可以避免碳化物的析出。進一步冷卻到室溫以后，組織中通常含有20‰%~30%體積的殘留奧氏體。加熱到高碳鉻鋼回火所需之溫度時，僅僅產(chǎn)生輕微的馬氏體回火。在427~593℃之間產(chǎn)生“二次硬化”，也就是說，奧氏體組織發(fā)生變化，在隨后冷卻到馬氏體相變溫度范圍時轉(zhuǎn)變成馬氏體。在這些高溫區(qū)進行多次回火是必要的，以便使奧氏體完全轉(zhuǎn)變成馬氏體和析出極細小的合金碳化物—這是造成二次硬化現(xiàn)象的原因、從而使高速鋼具有熱硬性。初次淬火后或回火周期之間間歇地使用冷處理，以便在冷卻時使奧氏體完全轉(zhuǎn)變成馬氏體，然而，因為冷處理使淬火零件中產(chǎn)生很高的內(nèi)應(yīng)力，所以通常建議只在第一次回火處理以后進行冷處理。耐腐蝕鋼，例如AISI44C和BC42(AMS5749)，由奧氏體化溫度快速冷卻后，一般立即行深冷處理。AISI440C鋼還要在大約149℃或316℃的溫度下進行多次回火，這視零件硬度要求而定。因BG42鋼的合金成分之故，它的熱處理工藝和高速鋼的標(biāo)準(zhǔn)工藝一樣，即在524℃的溫度下多次回火，并進行冷處理。滲碳鋼表層顯微組織中的殘留奧氏體，組織比較軟可以承受夾雜物、加工損傷和表面粗糙度引起的一定程度的應(yīng)力集中。在135~196℃之間對軸承零件進行回火，能保證良好的表層性能，而心部在正常的軸承工作溫度下是穩(wěn)定的。微型軸承