轴承淬火后的膨胀量

WSM883

轴承淬火后要发生膨胀，导致直径增大（变形暂时不论）是因为马氏体比容比原始组织珠光体大，所以我认为膨胀量只跟比容有关，跟淬火介质等无关，（组织极别的少量差异的影响应该可以忽略）。但事实上不同的淬火设备或者不同的淬火油会有不同的膨胀量，也就是直径的增大量不同 。想请各位大吓讨论一该怎么解释

横笛吹雨

1、膨胀本身就是一种变形。
2、变形的发生不只是组织转变时因比容变化产生的组织应力引起的，还有热涨冷缩产生的热应力的作用，是两种应力综合作用的结果。所以不能说与淬火介质无关。冷却介质不同产生的热应力不同，在各种介质都能保证获得相同淬冷组织的前提下，决定变形程度的就是介质的冷却能力了，所以会有你所说的“不同的淬火油会有不同的膨胀量，也就是直径的增大量不同”。

xiao鱼

其实这是一个一直有争议的问题，说法各不相同。
1、轴承淬火后要发生膨胀，导致直径增大是因为马氏体比容比原始组织珠光体大。马氏体的比容是最大的。
2、还有最多的说法就是上面王工讲的热应力与组织应力的综合作用，这是目前最流行的说法。
3、再者就是马氏体转变后总存在不同量的残余奥氏体，在残余奥氏体回火转变为马氏体时，体积也要发生膨胀。
第2、3种说法都跟热处理设备及淬火介质发生关系。

东南西北

就此问题，曾经在《机械工人》杂志上看到过一篇文章《GCr15钢套圈模压淬火规律探讨》，是瓦房店轴承厂的一位工程师写的，针对楼主的问题，摘录部分，由于示意图比较难画，省略。 :lol

自由淬、回火状态下的轴承零件尺寸变化之淬火过程轴承零件尺寸变化分析

零件在淬火时随着温度的降低首先是尺寸明显收缩，壁厚越小，收缩的程度越大，到达的最低点值越小。尺寸收缩到一定程度后，由于组织转变，尺寸开始涨大，我们称为尺寸反弹。零件厚度越小，反弹越明显，尺寸变化幅度越大。此实验结果揭示了不同厚度的套圈在相同温度加热，在相同冷却过程中尺寸变化趋势及变化过程。
同一规格的薄壁套圈采用不同加热温度保温后在油中淬火过程中的尺寸变化。加热温度高低不同，套圈在冷却过程中最小尺寸及尺寸变化规律是不同的。加热温度越高，冷却过程中尺寸达到的最低点越小，冷却后零件的尺寸越小。这是由于加热温度高时，奥氏体中碳的饱和程度增加，推迟了马氏体转变，即马氏体转变使套圈体积增长较晚，始于套圈冷却过程中尺寸较小时，它虽然冷却最终尺寸最小，但在组织转变时尺寸变化最大，所以零件内部应力最大。
零件在热处理过程中的尺寸变化主要取决于加热温度、零件的有效厚度，同时与冷却条件有关。轴承套圈在冷却过程中尺寸的变化受诸多不定因素的影响，大致可以归纳为如下：
总尺寸变化=ε马氏体+ε抑制收缩变形+ε奥氏体+ε抑制增长
ε马氏体：马氏体转变因比容的改变使套圈尺寸增大的分量。
ε抑制收缩变形：由于套圈表面生成马氏体，抑制心部奥氏体尺寸收缩变化的分量。
ε奥氏体：冷却状态下，由于奥氏体减少引起的尺寸变化分量。
ε抑制增长：马氏体转变不断增加而使截面强度增加时，抑制套圈内部马氏体转变尺寸增长的分量。
利用上述公式，可以解释套圈在淬火过程中的各种现象。
（1）零件在冷却强度大的水中冷却时，截面的温度差较大，平均温度高，其表层急速冷却，在形成马氏体时就开始阻碍套圈的热收缩，即发生在奥氏体因温度降低使尺寸收缩还较小、套圈直径较大时。并且此时奥氏体的强度低，不能抑制马氏体转变引起的尺寸增加，其马氏体转变使套圈尺寸增加的分量起主导作用，最终套圈的尺寸涨大量较大。
（2）在油中冷却时，零件内外温度差较小，表层马氏体组织转变抑制零件的热收缩，开始于其心部温度较低时，即尺寸增长是在套圈收缩到一定程度的情况下开始的，淬火后尺寸较小。采用旋转淬火机冷却时，加速了组织转变过程的热交换，表面马氏体强度增加，抑制套圈内部马氏体转变尺寸增长，最终套圈尺寸较普通淬火方式小，并在表层形成的拉应力较大。

这样看来，加热温度、零件有效厚度、冷却介质和操作方式对零件热处理后尺寸变化的影响基本解释清楚了。

[ 本帖最后由 东南西北 于 2008-8-9 10:57 编辑 ]

横笛吹雨

变形问题太复杂。
     说起来无非是冷却时工件截面存在温差，一方面使表面先热收缩心部后热收缩使表层形成压应力状态的热应力，另一方面组织转变的先后使表面先膨胀心部后膨胀使表层形成拉应力状态的组织应力。
     但其综合作用结果却受很多实际生产条件影响，如除楼上所说冷却因素外，工件的尺寸大小也会影响应力分布；加热时金属基体处于塑性状态同样也有涨缩变化而发生变形等......，并且由于这些问题只能定性分析，无法量化预测变形，只能对既定尺寸的产品通过既定工艺试验获知。

WSM883

解释的非常令人满意。感谢各位

kingming

good ! I appreciate!