轴承在液氮冷冻装配中变形的预防
发布时间：2013-08-29杭州轴承厂 （310022）余泽辉 钱坤 杨松芳
浙江大学 （310027） 许海明
浙江大学 （310027） 许海明
目前，滚动轴承在摩托车上装配前先经液氮冷冻30 min（-196℃），再装入摩托车。此工艺已广泛地应用于摩托车行业。以前，摩托车均采用进口轴承，为了实现进口轴承国产化，我厂为摩托车厂生产替代产品。但常规热处理的轴承产品，一经冷冻，就会发生尺寸涨大变形，影响摩托车的装配。为了解决冷冻后的尺寸涨大问题，我们进行了热处理工艺试验分析，采用增加回火时间，提高回火温度的工艺，满足了用户的特殊要求。
一、试验轴承型号与方法
用同一批6304/P5轴承套圈，原材料化验和退火金相组织测定均合格，按不同热处理工艺进行对比试验，试验工艺见表1。
一、试验轴承型号与方法
用同一批6304/P5轴承套圈，原材料化验和退火金相组织测定均合格，按不同热处理工艺进行对比试验，试验工艺见表1。
注：（1）试验设备：RJC130铸链式连续生产线。
（2）试验工艺（2）中回火时间分两次进行，每次各3h，间隔时间在4h之内。
（2）试验工艺（2）中回火时间分两次进行，每次各3h，间隔时间在4h之内。
二、试验结果与分析
经过试验后，轴承的金相组织、硬度对比见表2。
经过试验后，轴承的金相组织、硬度对比见表2。
注：金相与硬度符合标准JB 1255-91《高碳铬钢 滚动轴承零件热处理技术条件》。
对三种不同热处理工艺的成品轴承各100套，分别测量冷冻前后的外径、内径尺寸，测量的统计结果见表3。
注：（1）冷冻前后的VDP、Vdp未发生变化；
（2）工艺试验（2）的尺寸涨量96%在0.002mm以内，外径尺寸涨大Z大0.0035mm仅一只。
（2）工艺试验（2）的尺寸涨量96%在0.002mm以内，外径尺寸涨大Z大0.0035mm仅一只。
（1）使用原工艺，轴承钢经常规840℃、165℃淬回火后，组织中仍含有8％左右的残余奥氏体，这些残余奥氏体保留了加热到840℃奥氏体化时的全部潜能。从热力学原理可以知道，这些残余奥氏体是不稳定相，在一定的动力学条件下，可以自发地向能量低的更稳定的组织转变，这也就是6304/P5经深冷后尺寸涨大的根本原因。因为6304/P5在深冷时，高能量、小比容的残余奥氏体转变
成了低能量、大比容的马氏体，使尺寸涨大。
（2）试验工艺（2）中，增加回火时间，提高回火温度。经浙江大学测定，6304/P5轴承套圈中残余奥氏体量降为4.04%。这是因为随着回火时间的增加，回火温度的提高，残余奥氏体的分解量增加，未分解的残余奥氏体进一步陈化，使得经过工艺试验处理的轴承组织比原工艺处理的更稳定，在随后的液氮冷冻装配过程中，残余奥氏体转变量极小，所以轴承尺寸保持稳定，可以控制在0.003mm以内。
三、结论
（1）残余奥氏体在液氮深冷过程中，向马氏体转变是轴承冷冻装配过程中涨大的根本原因。
（2）提高回火温度，增加回火时间，可以有效地减少残余奥氏体量，提高金相组织的稳定性。
（3）试验工艺（2）比原工艺处理的轴承尺寸稳定性得到很大的提高，可以满足用户液氮冷冻装配工艺的要求。
（2）试验工艺（2）中，增加回火时间，提高回火温度。经浙江大学测定，6304/P5轴承套圈中残余奥氏体量降为4.04%。这是因为随着回火时间的增加，回火温度的提高，残余奥氏体的分解量增加，未分解的残余奥氏体进一步陈化，使得经过工艺试验处理的轴承组织比原工艺处理的更稳定，在随后的液氮冷冻装配过程中，残余奥氏体转变量极小，所以轴承尺寸保持稳定，可以控制在0.003mm以内。
三、结论
（1）残余奥氏体在液氮深冷过程中，向马氏体转变是轴承冷冻装配过程中涨大的根本原因。
（2）提高回火温度，增加回火时间，可以有效地减少残余奥氏体量，提高金相组织的稳定性。
（3）试验工艺（2）比原工艺处理的轴承尺寸稳定性得到很大的提高，可以满足用户液氮冷冻装配工艺的要求。
来源：《轴承》1998年09期