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轴承钢套圈淬回火后变形的控制

轴承钢套圈淬、回火后的变形和尺寸胀缩一直影响着热处理产品质量。近年来,轴承行业热处理应用了贝氏体、马氏体与贝氏体的复合淬火新工艺,因淬火后套圈变形、开裂及胀缩量难以控制,同一批产品胀缩量忽大忽小差别较大,产品合格率较低,只能采取增大下一工序磨削加工的留量来满足产品的胀缩量,这样既浪费了材料也消耗了人工工时,所以有些企业只能放弃先进的贝氏体淬火工艺改回原马氏体淬火。轴承钢套圈淬火变形、开裂、胀缩量产生的原因受很多因素影响,是一个相当复杂的问题。下面分别讨论这些缺陷的产生原因及其应采取的解决办法。


1.淬火变形、开裂和尺寸胀缩

轴承钢套圈在淬火时材料中的应力未达到弹性极限,材料只发生弹性变形,应力超过弹性极限而低于材料的强度极限时,则发生塑性变形;应力达到强度极限,材料就发生断裂。因此,材料的变形和开裂是在应力大小和材料的性能指标两个因素作用下发生的。


淬火过程不可避免要出现淬火应力,包括热应力和组织应力。在操作过程中还可能带来零件机械的碰撞产生应力,这些应力分布不均匀,在应力集中处可能比平均应力大许多倍;同时,由于材质的不均匀性和材料缺陷,使其各部位的强度指标也能悬殊许多倍,而且在材质薄弱处也往往正是应力集中处,因此,应力超过材料强度极限则发生局部断裂,亦即裂纹。


2.套圈淬火变形

套圈变形与套圈的刚度S/D及h/D(见图3、图4)有关。一般套圈(非推力套圈)外径大于70mm,S/D值在0.025~0.068的套圈淬火容易产生大的椭圆度,随着S/D值减少而椭圆度随着增加。当S/D值大于0.08,淬火后椭圆度明显减少。


3.淬火裂纹

裂纹种类很多不一定都是淬火裂纹,如:原材料裂纹、锻造裂纹、冲压折迭和磨削裂纹等,也往往在热处理,磨加工或装配时才发现。正确区分其他类型的裂纹和淬火裂纹,是寻找开裂原因,以采取有效避免措施的重要条件。原材料裂纹的形状一般比较直,沿材料纤维方向贯穿整个工件。工件经淬火前的轧制,锻造,退火等高温加热,原材料裂纹周围有较严重的脱碳。


4.套圈尺寸胀缩

淬火过程套圈尺寸胀缩来源于:

(1)淬火前后比容不同的各相发生转变,零件体积变化,使尺寸发生胀大或缩小。

(2)淬火热应力和组织应力使工件各方向发生弹性伸张或压缩及塑性变形。


零件各部分尺寸随钢的体积增大而变化情况十分复杂,例如:套圈有的向外径胀大,有的则向高度方向胀大。套圈尺寸胀缩的具体情况只能从生产实际中摸索出规律来。生产中大多数情况下,套圈内,外径胀缩的方向是一致的,则内外径都向外胀或向中心收缩。


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