1、对套圈表面残余应力的影响
轴承套圈淬火后表面残余应力的分布在很大程度上受到冷却速度和淬火介质的影响。对于GCr15轴承而言,加热至840℃在油中淬火后,其轴向应力和切应力沿截面上的分布特征大体一致,且大小相近。在内表面和外表面附近均是拉应力,而截面的中心部位是压应力。残余应力的增加量与套圈厚度约成正比。水淬的残余应力比油淬的大2~4倍。如果套圈的材料和淬火工艺不同的话,其表面应力分布规律是不同的,甚至相反。
2、对套圈淬火裂纹的影响
轴承套圈淬火后会出现两种淬火裂纹:深裂纹和表面裂纹。深裂纹是与温度梯度有关的应力所产生的;表面裂纹则与表面脱碳有关。形成上述两种淬火裂纹的另一些工艺因素,主要是因为淬火温度较高导致刚形成的马氏体脆断强度降低的缘故,提高淬火的温度会减少淬火裂纹的数量。如果要进行稳定处理,应使套圈在强烈冷却之前,至少要慢冷到60℃。相反,从热油中取出套圈立即清洗,会诱导裂纹的产生;甚至淬火油中进入少量水的混合物也会明显增加裂纹产生的危险性;如果套圈未经充分的中间退火,或未清除脱碳层就进行二次淬火,也会增加裂纹产生的可能性。
因脱碳引起的表面淬火裂纹在很大程度上与机械加工后套圈表面上造成应力集中的刀痕高度有关,轴承钢淬火前刀痕高度越大,淬火后裂纹就越长。无论是车削还是磨削,减小表面刀痕都会减小表面裂纹的深度。在磨削中,甚至刀痕(磨痕)比较小时,淬火裂纹的可能性也比切削大的多。这是因为磨痕底部的半径比较小,淬火时应力集中较大的缘故。
3、对表面氧化与脱碳的影响
在热处理中,套圈表面的氧化与脱碳是不可避免的,这些氧化与脱碳层的厚度叫做热处理变质层。热处理变质层在后续磨削工序要被去掉,这就加大了磨削余量,从而增加了更多的金属浪费与磨削消耗。因此热处理工序要尽量减小变质层厚度,采用保护气氛热处理方法,就能十分容易地做到这一点。
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