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軸承鋼套圈淬、回火后的變形和尺度脹縮一向影響著熱處理產品質量。近年來，軸承職業熱處理應用了貝氏體、馬氏體與貝氏體的復合淬火新工藝，因淬火后套圈變形、開裂及脹縮量難以操控，同一批產品脹縮量忽大忽小差別較大，產品合格率較低，只能采納增大下一工序磨削加工的留量來滿意產品的脹縮量，這樣既浪費了資料也耗費了人工工時，所以有些企業只能拋棄先進的貝氏體淬火工藝改回原馬氏體淬火。軸承鋼套圈淬火變形、開裂、脹縮量發作的原因受許多要素影響，是一個相當雜亂的問題。下面分別討論這些缺點的發作原因及其應采納的解決方法。

1.淬火變形、開裂和尺度脹縮

軸承鋼套圈在淬火時資猜中的應力未到達彈性極限，資料只發作彈性變形，應力超過彈性極限而低于資料的強度極限時，則發作塑性變形；應力到達強度極限，資料就發作開裂。因而，資料的變形和開裂是在應力巨細和資料的性能目標兩個要素效果下發作的。

淬火進程不可防止要呈現淬火應力，包括熱應力和安排應力。在操作進程中還或許帶來零件機械的碰撞發作應力，這些應力散布不均勻，在應力會集處或許比平均應力大許多倍；一起，因為材質的不均勻性和資料缺點，使其各部位的強度目標也能懸殊許多倍，并且在材質單薄處也往往正是應力會集處，因而，應力超過資料強度極限則發作部分開裂，亦即裂紋。

因為淬火應力和體積改變，引起零件各部分尺度均勻改變而不改動零件形狀，稱尺度脹縮。因為不均勻的淬火應力，而使零件形狀改動者，即常說的淬火變形。套圈的徑向不均勻變形巨細（長、短軸之差值），一般叫套圈的橢圓度；套圈的軸向不均勻變形，一般叫翹曲變形，軸向均勻變形叫蝶形變形。所以，淬火應力是發作變形和開裂的首要原因。

影響淬火應力及淬火前后體積改變的要素歸納起來為：鋼的化學成分；鋼的純潔度和安排的均勻性；淬火前原始安排的粗細及散布均勻性；淬火加熱速度巨細和加熱均勻性；奧氏體的狀況（加熱溫度高低，保溫時刻長短及奧氏體晶粒度巨細）；冷卻速度巨細（冷卻溫度及冷卻均勻性及淬透深度）；工件外表狀況（光潔度、脫貧碳、車加工應力等）；工件巨細、形狀和厚薄差及淬火操作方法等。

2.套圈淬火變形

套圈變形與套圈的剛度S/D及h/D有關。一般套圈（非推力套圈）外徑大于70mm，S/D值在0.025～0.068的套圈淬火容易發作大的橢圓度，跟著S/D值削減而橢圓度跟著添加。當S/D值大于0.08，淬火后橢圓度顯著削減。

套圈淬火后翹曲度巨細與h/D值巨細有關，h/D值小于或等于0.185的一般套圈和推力套圈，淬火后容易呈現翹曲變形。淬火加熱與冷卻不妥均發作較大的翹曲變形。套圈淬火后蝶形變形一般呈現在h/D值0.2的推力套圈或隔圈。

因為淬火變形除套圈自身剛性有關，其他影響要素也許多。例如：因為資料成分、安排和缺點的不均勻，退火安排不均勻，淬火溫度過高，加熱不均，冷卻過激和冷卻不均；因為操作不當心，在加熱、冷卻進程中零件發作機械碰撞等原因，加上淬火前套圈或許就有內應力，橢圓等，會使淬火應力的巨細和方向在套圈遍地散布不共同形成了套圈變形，這些要素分述如下：

（1）加熱和冷卻

同一零件在爐中加熱（特價是箱式電阻爐中），接近電熱體一側與另一側，靠爐前與靠爐后一側，零件接觸面與非接觸面等都對加熱有所影響。盡量保溫一段時刻，外表溫度趨于均勻，可是遍地實際溫度與保溫時刻并不一樣，淬火冷卻的安排改變也不一樣。因而發作不共同的淬火應力，導致套圈的變形。

冷卻不均勻同樣會形成不共同的應力而變形，如人工不均勻的竄動，大套圈中心無冷卻液吹動溫度散發較慢，先入油與后入油等引起各向冷卻速度不均，然后導致不均勻變形。

（2）加熱溫度，保溫時刻及原始安排

過分進步淬火溫度，延伸保溫時刻以及原始安排中存在片狀珠光體或點狀珠光體與正常的球狀珠光體，比較都增大了淬火熱應力和安排應力，然后添加淬火后套圈的變形。因而，為了削減套圈變形，盡量選用較低的淬火溫度恰當的保溫時刻，一起要求具有巨細均勻的球狀珠光體的原始安排。

（3）殘留應力

經淬火的套圈進行返修時，往往發作更大的變形，甚至把已淬火的套圈加熱到淬火溫度，保溫一段時刻取出空冷，也會發作更大的變形，這說明了殘留應力在加熱中起了效果。

淬火后的套圈是處在應力不穩定狀況，在常溫下殘留應力不會發作較大的變形。因為常溫下鋼的彈性極限很高，跟著溫度升高，彈性極限敏捷下降。假如加熱速度快使殘留應力來不及在加熱進程中消除，就會保留較高的溫度。在較高的溫度下，彈性極限若低于殘留應力則要引起塑性變形，在加熱溫度不均勻時則表現更顯著。

車加工殘留應力也起類似的效果，套圈粗車直接車到制品尺度，吃刀量大就發作較大的車削應力。假如分粗，細兩次加工應力就會大大下降。

（4）淬火冷卻介質

淬火冷卻介質不同套圈淬火后的變形量也不同。如：水、鹽水、20號機油、快速冷卻油、硝鹽等介質中淬火，它們的冷卻速度是不相同的。冷卻速度較快的套圈變形量會大，冷卻速度較慢的變形量會小些。

（5）淬火冷卻方法

淬火套圈變形除熱應力和安排應力有關之外，還與機械效果有關；尤其是剛性較差的薄壁套圈，在高溫下受沖擊最容易發作橢圓。如在：淬火套圈裝架竄動冷卻，用鉤子竄動冷卻或用搖筐，旋轉淬火機旋轉速度越快冷卻變形越大，重系列套圈還易發作蝶形變形。

（6）車加工的變形

實驗表明，淬火后套圈尺度的長軸與短軸方位和淬火前（車加工）的長，短軸方位基本上共同這就是說:車加工橢圓度越大，淬火后橢圓度也隨之增大。套圈淬火后的變形大部分是車加工變形和淬火變形的累積。

（7）其他

為了削減套圈淬火變形，能夠采納以下方法：

①嚴格操控原資料質量，關于鋼中偏析疏松，帶狀，網狀和碳化物液析以及夾雜物等缺點要嚴格操控。

②改進退火安排中碳化物巨細和散布。

③淬火前預整形和進行消除應力退火。車加工的殘留變形和車加工殘留應力對淬火變形影響較大。對精密品和薄壁、形狀雜亂的零件應事前整形和經一次450～670℃的消除應力退火。

④防止過高的加熱溫度。在能獲得適宜的安排和硬度的狀況下，不該過分著重進步合金化濃度而進步淬火溫度。關于較細的原始安排（如經正火的或經二次淬火的），應酌情下降淬火溫度。

⑤淬火加熱要緩慢均勻，為此，零件在爐中應均勻放置在等溫區內，不要距加熱體太近。要防止翹曲和擠壓；必要時還可采納加熱前經400～500℃預熱，以防止過快加熱和加熱不均勻。

⑥防止過于激烈的冷卻。為此要合理挑選冷卻介質和操控介質溫度。在不低于臨界冷卻速度的狀況下，力求減慢冷卻，特別是在低于450℃以后應緩慢冷卻。對易變形的零件，如大直徑的薄壁套圈?？蛇x用分級油淬或硝鹽等溫淬火。

⑦力求冷卻均勻。淬火冷卻時要考慮使零件各部位均勻冷卻。選用緊縮空氣或機械拌和等冷卻方法。選用旋轉淬火機應隨套圈直徑的巨細選用不同的旋轉速度。

⑧防止套圈機械碰撞。在運送、裝爐、加熱、冷卻進程的操作應盡量防止碰撞，特別是在紅熱狀況下。如：在箱式電爐中加熱，出爐鉤套圈要更加當心鐵鉤往往使套圈鉤出變形。

3.淬火裂紋

裂紋種類許多不一定都是淬火裂紋，如：原資料裂紋、鑄造裂紋、沖壓折迭和磨削裂紋等，也往往在熱處理，磨加工或裝配時才發現。正確區分其他類型的裂紋和淬火裂紋，是尋覓開裂原因，以采納有效防止方法的重要條件。

原資料裂紋的形狀一般比較直，沿資料纖維方向貫穿整個工件。工件經淬火前的軋制，鑄造，退火等高溫加熱，原資料裂紋周圍有較嚴峻的脫碳。

鑄造后觸水或其他原因致鑄造后冷卻速度過大形成的裂紋多數在套圈端面或壁厚差大處。經退火后這種裂紋周圍有脫碳層；有時這種裂紋纖細未被發現，在淬火時被擴展，所以周圍也或許無顯著脫碳。

鑄造折迭裂紋兩頭比較齊，無纖細尾巴，裂紋周圍有嚴峻脫碳。

磨削裂紋常伴工件外表有嚴峻燒傷，裂紋較細，呈網狀是典型的磨裂紋。

淬火裂紋的形狀和巨細比較雜亂，一般說除外表脫碳和刀花裂紋外，其他淬火裂紋都比較深，裂紋周圍無脫碳層，紋端有尖尾巴，在顯微鏡下尖尾稍附近常有纖細裂紋散布。

引起淬火裂紋的原因有：

（1）原資料成分偏析及帶狀安排不均使熱應力部分強度增大。

（2）鋼中夾雜物或其他資料缺點引起鋼中部分強度輕度下降和應力會集。

（3）淬火溫度過高或保溫時刻過長引起安排過熱，使淬火應力大而鋼的強度極限下降。

（4）冷卻介質不純，使冷卻不均勻；或介質溫度太低以及出油溫度過高而當即冷清洗等，形成過大的淬火應力。

（5）在零件倒角、槽溝、油溝、油孔及鉆滾子頂針孔等處易形成的應力會集。

（6）外表脫貧碳引起強度極限大大下降。

（7）零件壁厚差大處因冷卻緩慢冷不均引起大的淬火應力。

（8）為了防止淬火裂紋的發作，針對其發作原因采納如下方法：

①加強原資料驗收查看，嚴格操控鋼材質量。

②依據前述準則合理挑選淬火溫度和保溫時刻，謹防工件過熱；對過細的退火安排和經二次淬火的零件，更要注意這一點。

③依據前述準則正確挑選冷卻介質和冷卻方法，謹防淬火油內進水，應操控淬火介質溫度；若出油溫度高出油后不能當即用冷水沖洗，對易開裂的雜亂零件，也可挑選分級淬火。

④淬火加熱前查看零件外表有無深的車刀痕，碰傷，有無尖的倒角，油溝，油槽，有無過于懸殊的壁厚差等。如有應除掉應力，假如不能除掉的話，則應從淬火工藝或操作上著手防止淬火裂紋。如淬火前添加消除應力退火，淬火前先預熱工件，恰當下降淬火溫度，恰當進步油溫或工件出油溫度；對薄邊，邊際孔則應考慮塞石棉或其他絕熱填料等防止開裂。

⑤采納方法防止脫碳。

⑥套圈淬火后不該久停，特別是二次淬火的套圈，淬火后要當即回火，回火時要充沛。

4.套圈尺度脹縮

淬火進程套圈尺度脹縮來源于：

（1）淬火前后比容不同的各相發作改變，零件體積改變，使尺度發作脹大或縮小。

（2）淬火熱應力和安排應力使工件各方向發作彈性蔓延或緊縮及塑性變形。

零件各部分尺度隨鋼的體積增大而改變狀況十分雜亂，例如：套圈有的向外徑脹大，有的則向高度方向脹大。套圈尺度脹縮的具體狀況只能從出產實際中探索出規則來。出產中大多數狀況下，套圈內，外徑脹縮的方向是共同的，則內外徑都向外脹或向中心縮短。

正常工藝淬火GCr15鋼套圈外徑比GCr15SiMn鋼脹量要大，不少狀況下是套圈內，外徑一起縮短，而GCr15SiMn鋼比GCr15鋼縮短更兇猛。

冷卻方法的影響，例如：旋轉淬火機冷卻時，套圈外徑脹的就比竄動，搖筐冷卻的少。而縮短傾向大。旋轉速度越大。外徑脹的少縮的多。

二次淬火時套圈內外徑總是縮短。淬火次數越多縮短也越多。帶錐形的套圈尺度改變;厚端比薄端脹的多，有時還常呈現厚端脹大而薄端縮短的狀況，假如兩頭都縮短，則薄端比厚端縮的多。

在回火進程中也存在著影響尺度脹縮的要素，其一是因為剩余奧氏體的分解，淬火鋼的體積將會增大。與之效果相反的是因為馬氏體在回火時過飽和度要下降使其比容削減，將使淬火鋼體積削減。在220～250℃殘留奧氏體分解最快的時候，淬火鋼的體積增大，其他則隨回火溫度升高。第二要素起首要效果使鋼的體積減小。

鑫鋒立（北京）科技有限公司是國內專業研發超低溫深冷設備以及各種液氮深冷處理設備的國內品牌，主要生產：深冷箱、低溫裝配設備、深冷處理設備、液氮高低溫試驗箱。在諸多領域有著不可替代的速凍機優勢，具有多年的低溫設備及食品機械設備的相關產品與服務的銷售和經驗。

出產中有時能夠依據回火尺度脹縮的規則，用調整回火工藝的方法來搶救因尺度脹縮形成的廢品。

5.結語

淬火變形開裂和尺度脹縮量在不同的條件下有不同的首要矛盾，抓住了首要矛盾，在出產實踐中結累數據，驟步調整出產工藝參數來滿意軸承鋼套圈淬、回火工藝要求。

企業依據出產的種類和數量可挑選國產環保，節能帶維護氣氛的先進熱處理淬、回火設備，套圈選用壓模淬火可削減變形量，削減加工余量，進步生效率和產品質量。