轴承套圈的贝氏体淬火简介
3 贝氏体等温淬火
3.1 贝氏体淬火的组织与力学性能
高碳铬轴承钢经下贝氏体淬火后，其组织由下贝氏体、马氏体和残余碳化物组成。其中贝氏体为不规则相交的条片，条片为碳过饱和的α结构，其上分布着与片的长轴成55~60°的粒状或短杆状的碳化物，空间形态为凸透镜状，亚结构为位错缠结，未发现有孪晶亚结构。贝氏体的数量及形态因工艺条件不同而各异。随淬火温度的升高，贝氏体条变长；等温温度升高，贝氏体条变宽，碳化物颗粒变大，且贝氏体条之间的相交的角度变小，逐趋向于平行排列，形成类似与上贝氏体的结构；贝氏体转变是一个与等温转变时间有关的过程，等温淬火后的贝氏体量随等温时间的延长而增加[5,19]。
高碳铬轴承钢下贝氏体组织能提高钢的比例极限、屈服强度、抗弯强度和断面收缩率，与淬回火马氏体组织相比，具有更高的冲击韧性、断裂韧性及尺寸稳定性，表面应力状态为压应力。
高的门坎值ΔKth和低的裂纹扩展速度da/dN则代表贝氏体组织不易萌生裂纹，已有的裂纹或新萌生的裂纹也不易扩展[2,19,20]。
一般认为,全贝氏体或马/贝复合组织的耐磨性和接触疲劳性能低于淬火低温回火马氏体，与相近温度回火的马氏体组织的耐磨性和接触疲劳性能相近或略高。但润滑不良条件下(如煤浆或水这类介质)，全BL 组织呈现出明显的优越性，具有比低温回火的M组织还要高的接触疲劳寿命，如水润滑时全BL组织的L10=168h，回火M组织的
L10=52h[21]。
3.2生产应用
3.2.5应用效果
BL组织的突出特点是冲击韧性、断裂韧性、耐磨性、尺寸稳定性好，表面残余应力为压应力。因此适用于装配过盈量大、服役条件差的轴承，如承受大冲击负荷的铁路、轧机、起重机等轴承，润滑条件不良的矿山运输机械或矿山装卸系统、煤矿用轴承等。高碳铬轴承钢BL 等温淬火工艺已在铁路、轧机轴承上得到成功应用，取得了较好效果。
(1)扩大了GCr15钢应用范围，一般地GCr15钢M淬火时套圈有效壁厚在12mm以下，但BL淬火时由于硝盐冷却能力强，若采用搅拌、串动、加水等措施，套圈有效壁厚可扩大至28mm左右。
(2)硬度稳定、均匀性好:由于BL转变是一个缓慢过程，一般GCr15钢需4h，GCr18Mo钢需5h，套圈在硝盐中长时间等温，表面心部组织转变几乎同时进行，因此硬度稳定、均匀性好，一般GCr15钢BL淬火后硬度在59～61HRC,均匀性≤1HRC，不象M 淬火时套圈壁厚稍大一些就出现硬度低、软点、均匀性差等问题。
(3)减少淬火、磨削裂纹:在铁路、轧机轴承生产中，由于套圈尺寸大、重量重，油淬火时M组织脆性大，为使淬火后获得高硬度常采取强冷却措施，结果导致淬火微裂纹；由于M淬火后表面为拉应力，在磨加工时磨削应力的叠加使整体应力水平提高，易形成磨削裂纹，造成批量废品。而BL淬火时，由于BL组织比M组织韧性好得多，同时表面形成高达-400～-500MPa的压应力，极大地减小了淬火裂纹
倾向[19]；在磨加工时表面压应力抵消了部分磨削应力，使整体应力水平下降，大大减少了磨削裂纹。
（4）轴承使用寿命提高:对于承受大冲击载荷的铁路、轧机轴承等，经M淬火后使用时主要失效形式为：装配时内套开裂，使用过程中受冲击外圈挡边掉块、内圈碎裂，而等温淬火轴承由于冲击韧性好、表面压应力，无论装配时内套开裂，还是使用过程中外套挡边掉块、内套碎裂倾向性大大减小，且可降低滚子的边缘应力集中。因此，经等温淬火后比M淬火后平均寿命及可靠性提高。
SKF公司把高碳铬轴承钢贝氏体等温淬火工艺主要应用于铁路轴承、轧机轴承以及在特殊工况下使用的轴承，同时开发了适合于贝氏体淬火的钢种（SKF24、SKF25、100Mo7）[19]。其淬火时采用较长的等温时间，淬后得到全下贝氏体组织。近来SKF又研制出一种新钢种775V[22]，并通过特殊的等温淬火得到更均匀的下贝氏体，淬后硬度增加的同时其韧性比常规等温淬火提高60%，耐磨性提高了3倍，处理的套圈壁厚超过100mm。部分等温后得到M/BL复合组织的性能尚有争议，如BL的含量多少为最佳等。即使有一最佳含量，在生产实际中如何控制，且复合组织在等温后还需进行一次附加回火，增加了生产成本。FAG公司主要采用贝氏体分级淬火工艺，其具体的工艺状况不详。
热处理变形的原因
热处理变形的原因 在实际生产中，热处理变形给后续工序，特别是机械加工增加了很多困难，影响了生产效率，因变形过大而导致报废，增加了成本。变形是热处理比较难以解决的问题，要完全不变形是不可能的，一般是把变形量控制在一定范围内。 一、热处理变形产生的原因 钢在热处理的加热、冷却过程中可能会产生变形，甚至开裂，其原因是由于淬火应力的存在。淬火应力分为热应力和组织应力两种。由于热应力和组织应力作用，使热处理后零件产生不同残留应力，可能引起变形。当应力大于材料的屈服强度时变形就会产生，因此，淬火变形还与钢的屈服强度有关，材料塑性变形抗力越大，其变形程度越小。 1.热应力 在加热和冷却时由于零件表里有温差存在造成热胀冷缩的不一致而产生热应力。零件由高温冷却时表面散热快，温度低于心部，因此表面比心部有更大的体积收缩倾向，但受心部阻碍而使表面受拉应力，而心部则受压应力。表里温差增大应力也增大。 2.组织应力 组织应力是因为奥氏体与其转变产物的比容不同，零件的表面和心部或零件各部分之间的组织转变时间不同而产生的。由于奥氏体比容最小，淬火冷却时必然发生体积增加。淬火时表面先开始马氏体转变，体积增大，心部仍为奥氏体体积不变。由于心部阻碍表面体积增大，表面产生压应力，心部产生拉应力。 二、减少和控制热处理变形的方法 1.合理选材和提高硬度要求 对于形状复杂，截面尺寸相差较大而又要求变形较小的零件，应选择淬透性较好的材料，以便使用较缓和的淬火冷却介质淬火。对于薄板状精密零件，应选用双向轧制板材，使零件纤维方向对称。对零件的硬度要求，在满足使用要求前提下，尽量选择下限硬度。 2.正确设计零件 零件外形应尽量简单、均匀、结构对称，以免因冷却不均匀，使变形开裂倾向增大。尽量避免截面尺寸突然变化，减少沟槽和薄边，不要有尖锐棱角。避免较深的不通孔。长形零件避免截面呈横梯形。 3.合理安排生产路线，协调冷热加工与热处理的关系
渗碳工艺介绍
渗碳 定义 渗碳是对金属表面处理的一种，采用渗碳的多为低碳钢或低合金钢，具体方法是将工件置入具有活性渗碳介质中,加热到900--950摄氏度的单相奥氏体区,保温足够时间后,使渗碳介质中分解出的活性碳原子渗入钢件表层,从而获得表层高碳,心部仍保持原有成分. 相似的还有低温渗氮处理。这是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。 简介 渗碳是指使碳原子渗入到钢表面层的过程。也是使低碳钢的工件具有高碳钢的表面层，再经过淬火和低温回火，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。 渗碳工件的材料一般为低碳钢或低碳合金钢(含碳量小于0.25％)。渗碳后﹐钢件表面的化学成分可接近高碳钢。工件渗碳后还要经过淬火﹐以得到高的表面硬度﹑高的耐磨性和疲劳强度﹐并保持心部有低碳钢淬火后的强韧性﹐使工件能承受冲击载荷。渗碳工艺广泛用于飞机﹑汽车和拖拉机等的机械零件﹐如齿轮﹑轴﹑凸轮轴等。 渗碳工艺在中国可以上溯到2000年以前。最早是用固体渗碳介质渗碳。液体和气体渗碳是在20世纪出现并得到广泛应用的。美国在20年代开始采用转筒炉进行气体渗碳。30年代﹐连续式气体渗碳炉开始在工业上应用。60年代高温(960～1100℃)气体渗碳得到发展。至70年代﹐出现了真空渗碳和离子渗碳。 原理渗碳与其他化学热处理一样﹐也包含3个基本过程。 ①分解：渗碳介质的分解产生活性碳原子。 ②吸附：活性碳原子被钢件表面吸收后即溶到表层奥氏体中﹐使奥氏体中含碳量增加。 ③扩散：表面含碳量增加便与心部含碳量出现浓度差﹐表面的碳遂向内部扩散。碳在钢中的扩散速度主要取决于温度﹐同时与工件中被渗元素内外浓度差和钢中合金元素含量有关。 渗碳零件的材料一般选用低碳钢或低碳合金钢(含碳量小於0.25％)。渗碳后必须进行淬火才能充分发挥渗碳的有利作用。工件渗碳淬火后的表层显微组织主要为高硬度的马氏体加上残余奥氏体和少量碳化物﹐心部组织为韧性好的低碳马氏体或含有非马氏体的组织﹐但应避免出现铁素体。一般渗碳层深度范围为0.8～1.2毫米﹐深度渗碳时可达2毫米或更深。表面硬度可达HRC58～63﹐心部硬度为 HRC30～42。渗碳淬火后﹐工件表面产生压缩内应力﹐对提高工件的疲劳强度有利。因此渗碳被广泛用以提高零件强度﹑冲击韧性和耐磨性﹐借以延长零件的使用寿命。 分类 按含碳介质的不同﹐渗碳可分为固体渗碳﹑液体渗碳﹑气体渗碳和碳氮共渗。 渗碳工艺 1、直接淬火低温回火组织及性能特点：不能细化钢的晶粒。工件淬火变形较大，合金钢渗碳件表面残余奥氏体量较多，表面硬度较低 适用范围：操作简单，成本低廉用来处理对变形和承受冲击载荷不大的零件，适用于气体渗碳和液体渗碳工艺。 2 、预冷直接淬火、低温回火，淬火温度800-850℃组织及性能特点：可以减少工件淬火变形，渗层中残余奥氏体量也可稍有降低，表面硬度略有提高，但奥氏体晶粒没有变化。 适用范围：操作简单，工件氧化、脱碳及淬火变形均小，广泛应用于细晶粒钢制造的各种工具。 3、一次加热淬火，低温回火，淬火温度820-850℃或780-810℃组织及性能特点：对心部强度要求较高者，采用820-850℃淬火，心部为低碳M，表面要求硬度高者，采用780-810℃淬火可以细化晶粒。 适用范围：适用于固体渗碳后的碳钢和低合金钢工件、气体、液体渗碳的粗晶粒钢，某些渗碳后不宜直接淬火的工件及渗碳后需机械加工的零件。
渗碳淬火质量缺陷分析
齿轮渗碳后淬火的质量分析 摘要：通过对齿轮渗碳淬火后出现质量问题的分析和处理，论述了齿轮淬火产生缺陷的原因，提出了控制淬火过程和合理选用淬火介质应该注意的一些问题。 1 齿轮渗碳淬火常见质量问题 （1）淬火后硬度不足、硬度分布不均匀、硬化深度不够；（2）淬火后心部硬度过高；（3）淬火变形超差；（4）淬火开裂；（5）油淬后表面光亮度不够。 这类质量问题的出现往往与齿轮的材质、前处理、淬火加热、渗碳碳势和淬火冷却有关。在排除材质、前处理和加热渗碳中的问题后，淬火介质及相关技术的作用就特别突出了。近年来国外对淬火冷却问题的研究证明，它是提高热处理质量最值得注意的问题。 渗碳齿轮淬火常用油作冷却介质。因此，下面将首先分析齿轮淬火产生质量问题与淬火介质特性和用法的关系，并指出了淬火介质冷却速度的特点。最后介绍了常用淬火介质的特点和选用时的注意事项。 1.1 硬度不足与硬化层深度不够 淬火冷却速度偏低是造成齿轮淬火硬度不足、硬度不均和硬化深度不够的原因，冷却偏低又可以分为高温阶段冷速不足、中低温阶段冷速不足以及低温阶段冷速不足等情况。如对于中小齿轮，淬火硬度不足往往是中高温阶段冷速不足所致，而模数大的齿轮要求较深淬硬层时，提高低温冷却速度就非常必要了。 对于淬火用油，一般说，油的蒸气膜阶段短、中温冷速快、低温冷却速度快，往往能获得高而且均匀的淬火硬度和足够的淬硬深度。 工件装挂方式对淬火冷却效果也有明显影响。要使淬火油流动通畅，并配备和使用好搅拌装置，才能得到更好的冷却效果。 提高淬火介质的低温冷却速度，可以增大淬硬层深度。在渗层碳浓度分布相同的情况下，采用低温冷却速度高的淬火油，往往获得更深的淬火硬化层，因此，采用冷却速度快的淬火油，缩短渗碳时间，也能获得要求的淬硬层深度。要求的渗碳淬硬层深度越大，这种方法缩短渗碳时间的效果越明显。 1.2 淬火后心部硬度过高 这类问题主要与原材料淬透性、所选淬火油冷速过快或其低温冷却速度过高有关。解决办法之一是更换淬火油。办法之二是加入适当的添加剂来降低淬火油的中低温冷却速度。办法之三是改用淬透性更低的钢种。 1.3 淬火变形问题 引起变形的原因主要为冷却速度不足和冷却不均匀，比如，齿轮的内花键孔变形，往往是所选的淬火油高温冷速不足，或者说油的蒸气膜阶段过长的缘故。提高油的高温冷速并提高油在整个冷
马氏体与贝氏体转变异同点
马氏体与贝氏体转变有哪些异同点？ （１）二者转变都有一个转变温度区，马氏体转变对应于M s~M f，贝氏体转变与B s~B f点。 （２）贝氏体转变可等温进行，而钢中马氏体转变是非恒温性的，即马氏体转变是在不断降温的条件下才能进行。由此可见，马氏体转变量是温度的函数，而与等温时间无关。 （３）马氏体转变只有点阵改组而无成分的改变，如钢中的奥氏体转变为马氏体时，只是点阵由面心立方通过共格切变改组成体心立方（或体心正方），因而马氏体的成分与奥氏体的成分完全一样。这种母相（奥氏体）以均匀切变方式转变为新相（马氏体）的转变称为无扩散型相变—现在各种合金中广泛地叫做马氏体转变。此时钢中的铁、碳原子均无扩散，而贝氏体转变只有碳原子的扩散，而无铁原子和合金元素的扩散。这种中温转变包含着两种不同机制的转变，贝氏体为两相混合物组织，而马氏体是单相组织。 （４）贝氏体中铁素体在形成时，与马氏体转变一样，在抛光面上均引起浮凸。所不同的是马氏体浮凸呈“N”形，而贝氏体中铁素体的浮凸呈“V”形或“A”形。贝氏体的晶体学特征，其中包括位向关系与惯习面等与马氏体接近。 （５）二者转变均存在不完全性，即转变不能进行到终了。马氏体转变还具有可逆性，即快速反向加热不到Ａ1点发生逆转变 珠光体、贝氏体和马氏体的组织和性能有什么区别？ 珠光体转变是奥氏体在过冷度不大的情况下发生的共析转变，C和金属原子都可以的扩散；珠光体组织是铁素体和碳化物的机械混合物，通常形态为层片装状碳化物加铁素体组织，其层片的厚度及完整程度主要取决于转变过冷度，在特殊情况 下也生产碳化物也生产粒状，形成粒状珠光体。 马氏体转变是奥氏体快速冷却到马氏体转变点以下，发生切变，形成过饱和C的α-Fe固溶体，转变中C和金属原子都来不及扩散，由于过饱和的C使晶格发生畸变，钢在受力时位错运动受到阻碍，由此提高钢的强度。贝氏体转变介于珠光体与马氏体转变之间，但目前对此转变的机制还存在争议，但在贝氏体转变中主要C可扩散，金属原子不发生扩散，根据奥氏体过冷度的不同和C扩散能力的不同等条件，生成各种形态贝氏体组织。 45钢退火：铁素体＋珠光体；45钢正火：铁素体＋珠光体；45钢淬火：马氏体； 45钢回火：回火马氏体（低温回火），回火屈氏体（中温回火），回火索氏体（高温回火）。 比较共析钢过冷奥氏体等温转变曲线图和连续转变曲线图的异同点 1.等温转变在整个转变温度范围内都能发生，只有孕育期有长短；但是连续冷却转变却有所谓不发生转变的 温度范围。 https://www.wendangku.net/doc/a616854593.html,T图比TTT图向右下方移动，说明连续冷却发生在更低的温度和需要更长的时间。 3.共析碳素钢和过共析碳素钢在连续冷却转变中不出现贝氏体转变，只发生珠光体分解和贝氏体相变2.钢的过冷奥氏体等温转变曲线的开始温度和终了温度曲线像英文字母C，它描述了奥氏体在等温转变过程中，不同温度和保 温时间下的析出物的规律，称为C曲线或者TTT曲线，而连续冷却曲线是各种不同冷速下，过冷奥氏体转变开始和转变终了温度和时间的关系简称连续冷却转变图或者CCT图。 3.相同点是二者均是过冷奥氏体的转变图解，前者是在一定温度下的等温转变，后者是以一定的冷却速度时的连续转变，二者 在本质上是一致的，转变过程和转变产物的类型基本相互对应。 4.二者的区别在于冷却条件的不同，其显著的区别主要有： 5.一，连续冷却时，过冷奥氏体是在一个温度范围内完成组织转变的，其组织的转变很不均匀，先转变的组织较粗，而后转变 的组织较细，往往得到几种组织的混合物。 6.二，共析钢连续冷却时，只有珠光体的转变而无贝氏体的转变。原因在于当冷却速度缓慢时，过冷奥氏体将全部转变为珠光 体，当冷却速度过快时，则过冷奥氏体在中温区停留时间还未达到贝氏体转变的孕育区，已经降到Ms点开始转变为马氏体。 7.
轴承淬火回火工艺
轴承由轴承内套、外套、滚动体和保护器四部分组成。轴承内外套圈作为其中的重要组成部分，要求具有高的抗疲劳性和耐磨性以及尺寸稳定性。由于，齿圈要具备这些性能，所以对齿圈的淬火和回火是必不可少的。今天，就告诉大家轴承内外套圈的淬火和回火热处理工艺。 套圈的热处理加热设备有许多类，如连续式网带炉、振底炉和推杆炉等，采用的保护气氛为单组分气体如氮气等，劳动效率高，其基本程序为上料一清洗一烘于一加热一冷却一清洗一回火等，零件通过升降机进入加热炉和回火炉。也可采用周期性的箱式炉、盐浴炉和中频感应加热炉等。这里以盐浴炉为例编制热处理工艺。轴承钢经过加热淬火后获得了高的硬度和耐磨性，具备高的接触疲劳强度和可靠性，高的尺寸稳定性等。 1.预热，其预热温度为550～600℃，其目的是将零件烘干，同时可部分消除机械加工应力和减少淬火时的挠曲及变形，缩短加热保温时间，减少氧化与脱碳的倾问，一般为加热时间的2～3倍。 2.淬火加热是在盐浴炉中进行，加热温度能确保在该温度，使钢中的奥氏体中含有过多的含碳量，并能溶解锰、钼和铬等大量合金元素分布于晶粒内。不允许有晶粒粗大和过热组织。加热时间为升温、均温和保温时间的总和，它与加热温度密切相关，两者呈反比关系。保温的作用是使合金渗碳体(Fe，Cr）3C能充分向奥氏体中溶解，并使奥氏体成分均匀化。根据不同的热处理工艺温度、炉型、加热介质有较大的差别，其基本标准是固溶体中的含碳量为0.5%一0.6%、铬含量在1％、未溶解的碳化物占6％～9％时，为最佳加热时间。 3.淬火介质和冷却方法针对铬轴承钢而言，选用冷却介质应满足以下两个要求； 1)确保零件有足够的冷却速度，即大于临界冷却速度； 2)在Ms～Mf区间内冷却速度应缓慢，达到减少组织应力和防止变形和开裂的目的。考虑到轴承钢的淬透性好，可根据零件的大小选择淬火介质。通常使用普通淬火油、快速淬火油、光亮淬火油、真空淬火油和分级淬火油等。 淬火后的套圈硬度在63HRC以上，金相组织为隐晶马氏体十细小结晶马氏体十残留合金渗碳体十残余奥氏体。 4.套圈的回火套圈回火的目的是消除残余应力，防止零件开裂，并使亚稳定组织转变为相对稳定的组织，能起到稳定尺寸、提高韧性、获得良好的综合力
热处理淬火及变形
热处理工艺、操作与变形关系 一、预处理 淬火前通过对工件进行消除应力、改善组织的预备热处理，对减少淬火变形是非常有利的。预处理一般包括球化退火、消除应力退火，有些还采用调质或正火处理。 ①消除应力退火：在机械加工过程中，工件表层在加工方法、背吃刀量、切削速度等的影响下，会产生一定的残余应力，由于其分布的不均衡，导致了工件在淬火时产生了变形。为了消除这些应力的影响，淬火前将工件进行一次消除应力的退火是必要的。消除应力退火的温度一般为500-700 ℃，在空气介质中加热时，为防止工件产生氧化脱碳可采用500-550 ℃进行退火，保温时间一般为2-3h。工件装炉时要注意可能因自重引起的变形，其他操作同一般退火操作。 ②以改善组织为目的的预热处理：这种预处理包括球化退火、调质及正火等。 ——球化退火：球化球退火是碳素工具钢及合金工具钢在热处理过程中必不可少的工序，球化退火后所获得的组织对淬火变形趋势影响很大。所以可以通过调整退火后的组织来减少某些工件有规律的淬火变形。 ——其他预处理：为减少淬火变形所采用的预处理方法有很多种，如调质处理、正火处理等。针对工件产生淬火变形的原因及工件所用材料，合理地选用正火、调质等预处理对减少淬火变形是有效的。但应对正火后引起的残余应力及硬度提高对机加工的不利影响应给予注意，同时调质处理对含W Mn 等钢可减少淬火时胀大，而对GCr15等钢种的减少变形作用不大。 在实际生产中要注意分清淬火变形产生的原因，即要分清淬火变形是由残余应力引起的还是由组织不佳引起的，只有这样才能对症处理。若是由残余应力引起的淬火变形则应进行消除应力退火而不用类似调质等改变组织的预处理，反之亦然。只有这样，才能达到减少淬火变形的目的，才能降低成本，保证质量。 以上各种预处理的具体操作同其他相应操作，此处不赘述。
大型齿轮渗碳淬火变形原因及控制
大型齿轮渗碳淬火变形原因及控制 摘要: 本文主要从影响大型齿轮渗碳淬火变形的几个方面入手，分析其产生的原因，并采取相应措施，通过良好的设计及机加工与热处理工序间的相互配合，采用合理的工艺，从而使工件产生变形的应力减少，以减少热处理变形，提高工件的质量。 关键词大型齿轮变形控制渗碳淬火 1 引言 大型齿轮渗碳淬火的变形直接关系到齿轮强度、精度等质量指标。对于渗碳淬火的齿轮，特别是大型齿轮，其变形量很大，且难以控制。较大的变形不仅会使磨齿加工的磨量增加，成本提高，而且影响齿轮制造精度，降低承载能力，最终寿命也会大大下降。大型齿轮渗碳淬火热处理变形主要是由于工件在机加工时产生的残余应力，热处理过程中产生的热应力和组织应力以及工件自重变形等共同作用而产生的。影响齿轮渗碳淬火变形的因素很多，包括齿轮的几何形状、原材料及冶金质量、锻造和机加工的残余应力、装料方式和热处理工艺及设备等诸方面。掌握变形规律，减少齿轮渗碳淬火变形，能够提高齿轮的承载能力和使用寿命，对缩短制造周期，降低生产成本也都具有重要意义。 2 大型齿轮渗碳淬火变形规律 对大型齿轮质量和寿命影响最大的变形来自齿轮外径、公法线长度和螺旋角等。一般说来，变形趋势如下： 2.1 大型齿轮变形规律：大型齿轮渗碳淬火后齿顶圆外径呈明显胀大趋势，且上下不均匀呈锥形；径长比（齿轮外径/齿宽）越大，外径胀大量越大。碳浓度失控偏高时，齿轮外径呈收缩趋势。 2.2 大型齿轮轴变形规律：齿顶圆外径呈明显收缩趋势，但一根齿轴的齿宽方向上，中间呈缩小，两端略有胀大 2.3 齿圈变形规律：大型齿圈经渗碳淬火后，其外径均胀大，齿宽大小不同时，齿宽方向呈锥形或腰鼓形。 3 渗碳淬火齿轮变形原因 3.1 渗碳件变形的实质
钢板淬火变形的原因及研究现状
钢板淬火变形的原因及研究现状 工件在加热和冷却过程中，由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致，形成温差，导致体积膨胀和收缩不均而产生热应力。在热应力的作用下，由于表层开始温度低于心部，收缩也大于心部，而使心部受压;当冷却结束时，由于心部最后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压，心部受拉。即在热应力的作用下最终使工件表层受压而心部受拉。这种现象受到冷却速度，材料成分和热处理工艺等因素的影响。当冷却速度愈快，含碳量和合金成分愈高，冷却过程中在热应力作用下产生的不均匀塑性变形愈大，最后形成的残余应力就愈大。另一方面钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时，因比容的增大会伴随工件体积的膨胀。工件各部位先后相变，造成体积变化不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力心部受压应力，恰好与热应力相反。组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度，形状，材料的化学成分等因素有关。热应力在组织转变以前就已经产生，而组织应力则是在组织转变过程中产生的。在整个冷却过程中，热应力与组织应力综合作用的结果，就是工件中实际存在的应力。这两种应力综合作用的结果是十分复杂的，受着许多因素的影响，如成分、形状、热处理工艺等。就其发展过程来说只有两种类型，即热应力和组织应力，作用相反时二者抵消，作用相同时二者相互迭加。不管是相互抵消还是相互迭加，两个应力应有一个占主导因素，热应力占主导地位时的作用结果是工件心部受拉，表面受压。组织应力占主导地位时的作用结果是工件心部受压表面受拉。在薄板淬火中，钢板冷却引起翘曲变形的诱导因素是不均匀冷却，而影响冷却均匀性的原因很多，在采用同一种冷却方式的前提下，诸如钢板冷却前的板形和表面质量、冷却区长度、上下喷孔水量比、喷孔分布间距、喷孔与板的间距等都对钢板的变形产生不同程度的影响。 国内中厚板淬火主要是针对普通钢板，采用进口的辊式淬火机。 根据淬火钢板规格和种类的不同，淬火可分为两种方式:连续通过淬火或高压低压段间歇式。武钢采用连续式，宝钢采用连续式和间歇式，浦钢采用间歇式。淬火机组需配套建设供水和水处理系统，要求水质纯净、实现自循环，这样钢板淬火均匀。辊式淬火机由上下两组辊道组成，上下两排喷嘴位于辊道之间，钢板高速出炉，连续通过炉后的辊式淬火机组，实现运动中淬火。目前国内武钢、宝钢、舞钢的调质线均由德国LOI热工工程有限公司提供，包括1座辐射管加热无氧化辊底式炉和1台辊压式连续淬火机，可进行钢板的淬火。浦钢采用原美国DREVER公司设备，鞍钢系引进日本住友二手设备。中厚板淬火机德国LOI公司处于技术领先地位。 目前中厚板淬火处理后的平面度在ZOmm/mZ以上，用此设备无约束淬火处理薄板(4mm以下)，，由于水量、喷淬角度等原因会造成淬透性好的装甲板变形剧烈，难以或无法校平。 国内对于低于3mm厚度的钢板淬火，多采用人工出料、淹没冷却方式，淬火变形量最大达到50mm/mZ，淬火后在矫直机上整形，生产效率低，易出现废品，热处理工艺达不到批量生产的要求。
齿轮渗碳淬火变形原因及其控制
齿轮及齿圈渗碳淬火变形原因及其控制的措施 1 引言 齿轮渗碳淬火的变形直接关系到齿轮质量指标。对于渗碳淬火的齿轮，特别是大型齿轮，其变形量很大，且难以控制。较大的变形不仅会使磨齿加工的磨量增加，成本提高，而且影响齿轮制造精度，降低承载能力，最终寿命也会大大下降。齿轮渗碳淬火热处理变形主要是由于工件在机加工时产生的残余应力，热处理过程中产生的热应力和组织应力以及工件自重变形等共同作用而产生的。影响齿轮渗碳淬火变形的因素很多，包括齿轮的几何形状、原材料及冶金质量、锻造和机加工的残余应力、装料方式和热处理工艺及设备等诸方面。掌握变形规律，减少齿轮渗碳淬火变形，能够提高齿轮的承载能力和使用寿命，对缩短制造周期，降低生产成本也都具有重要意义。 2 齿轮渗碳淬火变形规律 对齿轮质量和寿命影响最大的变形来自齿轮外径、公法线长度和螺旋角等。一般说来，变形趋势如下： 2.1 齿轮变形规律：齿轮渗碳淬火后齿顶圆外径呈明显胀大趋势，且上下不均匀呈锥形；径长比越大，外径胀大量越大。碳浓度失控偏高时，齿轮外径呈收缩趋势。 2.2 齿轮轴变形规律：齿顶圆外径呈明显收缩趋势，但一根齿轴的齿宽方向上，中间呈缩小，两端略有胀大。 2.3 齿圈变形规律：大型齿圈经渗碳淬火后，其外径均胀大，齿宽大小不同时，齿宽方向呈锥形或腰鼓形。 3 渗碳淬火变形原因 3.1 渗碳件变形的实质 渗碳的低碳钢，原始相结构是由铁素体和少量珠光体组成，铁素体量约占整个体积的80%。当加热至AC1以上温度时，珠光体转变为奥氏体，900℃铁素体全部转变为奥氏体。910—930℃渗碳时，零件表面奥氏体区碳浓度增加至0.75—1.2%，这部分碳浓度高的奥氏体冷至Ar1以下才开始向珠光体、索氏体转变，而心部区的低碳奥氏体在900℃即开始分解为铁素体，冷至550℃左右全部转变完成。心部奥氏体向铁素体转变是比容增大的过程，表层奥氏体冷却时是热收缩量增加的变化过程。在整个冷却过程中，心部铁素体生成时总是受着表层高碳奥氏体区的压应力。此外，齿轮由于模数大、渗层深，渗碳时间较长，由于自重影响，也会增加变形。 3.2 齿轮渗碳淬火变形的原因 工件淬火时，淬火应力越大，相变越不均匀，比容差越大，则淬火变形越严重。淬火变形还与钢的屈服强度有关，塑性变形抗力越大，其变形程度就越小。 3.3齿圈变形原因 3.3.1齿圈厚薄的影响，淬火冷却时各部位冷却速度的差别而导致组织转变的不同； 3.3.2因装夹等不当及零件自重导致变形； 3.3.3淬火时产生的应力不平衡是变形的主原因。
轴承套圈冷处理工艺
轴承零件的热处理质量控制在整个机械行业是最为严格的。轴承热处理在过去的20来年里取得了很大的进步，主要表现在以下几个方面：热处理基础理论的研究；热处理工艺及应用技术的研究；新型热处理装备及相关技术的开发。 1.高碳铬轴承钢的退火:高碳铬轴承钢的球化退火是为了获得铁素体基体上均匀分布着细、小、匀、圆的碳化物颗粒的组织，为以后的冷加工及最终的淬回火作组织准备。传统的球化退火工艺是在略高于Ac1的温度（如GCr15为780~810℃）保温后随炉缓慢冷却（25℃/h）至650℃以下出炉空冷。该工艺热处理时间长（20h以上），且退火后碳化物的颗粒不均匀，影响以后的冷加工及最终的淬回火组织和性能。之后，根据过冷奥氏体的转变特点，开发等温球化退火工艺：在加热后快冷至Ar1以下某一温度范围内（690~720℃）进行等温，在等温过程中完成奥氏体向铁素体和碳化物的转变，转变完成后可直接出炉空冷。该工艺的优点是节省热处理时间（整个工艺约12~18h）,；处理后的组织中碳化物细小均匀。另一种节省时间的工艺是重复球化退火：第一次加热到810℃后冷却至650℃，再加热到790℃后冷却到650℃出炉空冷。该工艺虽可节省一定的时间，但工艺操作较繁。 2.高碳铬轴承钢的马氏体淬回火: 2.1常规马氏体淬回火的组织与性能.近20年来，常规的高碳铬轴承钢的马氏体淬回火工艺的发展主要分两个方面：一方面是开展淬回火工艺参数对组织和性能的影响，如淬回火过程中的组织转变、残余奥氏体的分解、淬回火后的韧性与疲劳性能等；另一方面是淬回火的工艺性能，如淬火条件对尺寸和变形的影响、尺寸稳定性等。常规马氏体淬火后的组织为马氏体、残余奥氏体和未溶（残留）碳化物组成。其中，马氏体的组织形态又可分为两类：在金相显微镜下（放大倍数一般低于1000倍），马氏体可分为板条状马氏体和片状马氏体两类典型组织，一般淬火后为板条和片状马氏体的混合组织，或称介于二者之间的中间形态—枣核状马氏体（轴承行业上所谓的隐晶马氏体、结晶马氏体）；在高倍电镜下，其亚结构可分为位错缠结和孪晶。其具体的组织形态主要取决于基体的碳含量，奥氏体温度越高，原始组织越不稳定，则奥氏体基体的碳含量越高，淬后组织中残余奥氏体越多，片状马氏体越多，尺寸越大，亚结构中孪晶的比例越大，且易形成淬火显微裂纹。一般，基体碳含量低于0.3%时，马氏体主要是位错亚结构为主的板条马氏体；基体碳含量高于0.6%时，马氏体是位错和孪晶混合亚结构的片状马氏体；基体碳含量为0.75%时，出现带有明显中脊面的大片状马氏体，且片状马氏体生长时相互撞击处带有显微裂纹。与此同时，随奥氏体化温度的提高，淬后硬度提高，韧性下降，但奥氏体化温度过高则因淬后残余奥氏体过多而导致硬度下降。常规马氏体淬火后的组织中残余奥氏体的含量一般为6~15%，残余奥氏体为软的亚稳定相，在一定的条件下（如回火、自然时效或零件的使用过程中），其失稳发生分解为马氏体或贝氏体。分解带来的后果是零件的硬度提高，韧性下降，尺寸发生变化而影响零件的尺寸精度甚至正常工作。对尺寸精度要求较高的轴承零件，一般希望残余奥氏体越少越好，如淬火后进行补充水冷或深冷处理，采用较高温度的回火等。但残余奥氏体可提高韧性和裂纹扩展抗力，一定的条件下，工件表层的残余奥氏体还可降低接触应力集中，提高轴承的接触疲劳寿命，这种情况下在工艺和材料的成分上采取一定的措施来保留一定量的残余奥氏体并提高其稳定性，如加入奥氏体稳定化元素Si、Mn,；进行稳定化处理等。 2.2常规马氏体淬回火工艺常规高碳铬轴承钢马氏体淬回火为：把轴承零件加热到830~860℃保温后，在油中进行淬火，之后进行低温回火。淬回火后的力学性能除淬前的原始组织、淬火工艺有关外，还很大程度上取决于回火温度及时间。随回火温度升高和保温时间的延长，
大型齿轮渗碳淬火变形原因及其控制
大型齿轮渗碳淬火变形原因及其控制 2 大型齿轮渗碳淬火变形规律 对大型齿轮质量和寿命影响最大的变形来自齿轮外径、公法线长度和螺旋角等。一般说来，变形趋势如下： 2.1 大型齿轮变形规律：大型齿轮渗碳淬火后齿顶圆外径呈明显胀大趋势，且上下不均匀呈锥形；径长比（齿轮外径/齿宽）越大，外径胀大量越大。碳浓度失控偏高时，齿轮外径呈收缩趋势。 2.2 大型齿轮轴变形规律：齿顶圆外径呈明显收缩趋势，但一根齿轴的齿宽方向上，中间呈缩小，两端略有胀大 2.3 齿圈变形规律：大型齿圈经渗碳淬火后，其外径均胀大，齿宽大小不同时，齿宽方向呈锥形或腰鼓形。 3 渗碳淬火齿轮变形原因 3.1 渗碳件变形的实质 渗碳的低碳钢，原始相结构是由铁素体和少量珠光体组成，铁素体量约占整个体积的80%。当加热至AC1以上温度时，珠光体转变为奥氏体，900℃铁素体全部转变为奥氏体。920—940℃渗碳时，零件表面奥氏体区碳浓度增加至0.6—1.2%，这部分碳浓度高的奥氏体冷至600—650℃才开始向珠光体、索氏体转变，而心部区的低碳奥氏体在900℃即开始分解为铁素体，冷至550℃左右全部转变完成。心部奥氏体向铁素体转变是比容增大的过程，表层奥氏体冷却时是热收缩量增加的变化过程。在整个冷却过程中，心部铁素体生成时总是受着表层高碳奥氏体区的压应力。此外，大型齿轮由于模数大、渗层深，渗碳时间较长，由于自重影响，也会增加变形。 3.2 大型齿轮渗碳淬火变形的原因 工件淬火时，淬火应力越大，相变越不均匀，比容差越大，则淬火变形越严重。淬火变形还与钢的屈服强度有关，塑性变形抗力越大，其变形程度就越小。 从齿轮和齿轮轴渗碳淬火冷却各部位冷却速度、组织及硬度状态比较分析，可以发现上中下各部位冷却速度的差别，以及表面、过渡区、心部冷却速度差别，和其组织转变的不同时性是造成齿轮变形的主要原因。减小大型齿轮渗碳淬火变形也要通过提高各环节的均匀性来实现。
钢板淬火变形的原因及现状
钢板淬火变形的原因及现状 工件在加热和冷却过程中，由于表层和心部的冷却速度和时间的不一致，形成温差，导致体积膨胀和收缩不均而产生热应力。 在热应力的作用下，由于表层开始温度低于心部，收缩也大于心部，而使心部受压;当冷却结束时，由于心部最后冷却体积收缩不能自由进行而使表层受压，心部受拉。即在热应力的作用下最终使工件表层受压而心部受拉。 这种现象受到冷却速度，材料成分和热处理工艺等因素的影响。当冷却速度愈快，含碳量和合金成分愈高，冷却过程中在热应力作用下产生的不均匀塑性变形愈大，最后形成的残余应力就愈大。另一方面钢在热处理过程中由于组织的变化即奥氏体向马氏体转变时，因比容的增大会伴随工件体积的膨胀。工件各部位先后相变，造成体积变化不一致而产生组织应力。组织应力变化的最终结果是表层受拉应力心部受压应力，恰好与热应力相反。组织应力的大小与工件在马氏体相变区的冷却速度，形状，材料的化学成分等因素有关。 热应力在组织转变以前就已经产生，而组织应力则是在组织转变过程中产生的。在整个冷却过程中，热应力与组织应力综合作用的结果，就是工件中实际存在的应力。这两种应力综合作用的结果是十分复杂的，受着许多因素的影响，如成分、形状、热处理工艺等。就其发展过程来说只有两种类型，即热应力和组织应力，作用相反时二者抵消，作用相同时二者相互迭加。不管是相互抵消还是相互迭加，两个应力应有一个占主导因素，热应力占主导地位时的作用结果是工件心部受拉，表面受压。 组织应力占主导地位时的作用结果是工件心部受压表面受拉。在薄板淬火中，钢板冷却引起翘曲变形的诱导因素是不均匀冷却，而影响冷却均匀性的原因很多，在采用同一种冷却方式的前提下，诸如钢板冷却前的板形和表面质量、冷却区长度、上下喷孔水量比、喷孔分布间距、喷孔与板的间距等都对钢板的变形产生不同程度的影响。 国内中厚板淬火主要是针对普通钢板，采用进口的辊式淬火机。 根据淬火钢板规格和种类的不同，淬火可分为两种方式:连续通过淬火或高压低压段间歇式。武钢采用连续式，宝钢采用连续式和间歇式，浦钢采用间歇式。淬火机组需配套建设供水和水处理系统，要求水质纯净、实现自循环，这样钢板淬火均匀。辊式淬火机由上下两组辊道组成，上下两排喷嘴位于辊道之间，钢板高速出炉，连续通过炉后的辊式淬火机组，实现运动中淬火。目前国内武钢、宝钢、舞钢的调质线均由德国LOI热工工程有限公司提供，包括1座辐射管加热无氧化辊底式炉和1台辊压式连续淬火机，可进行钢板的淬火。浦钢采用原美国DREVER公司设备，鞍钢系引进日本住友二手设备。中厚板淬火机德国LOI公司处于技术领先地位。 目前中厚板淬火处理后的平面度在ZOmm/mZ以上，用此设备无约束淬火处理薄板(4mm 以下)，，由于水量、喷淬角度等原因会造成淬透性好的装甲板变形剧烈，难以或无法校平。 国内对于低于3mm厚度的钢板淬火，多采用人工出料、淹没冷却方式，淬火变形量最大达到50mm/mZ，淬火后在矫直机上整形，生产效率低，易出现废品，热处理工艺达不到批量生产的要求。
轴承套圈热处理过程中如何有效控制淬火变形
主题《轴承套圈热处理过程中如何有效控制淬火变形》 刘美东 轴承套圈热处理变形影响因素有哪些？请大家从材料、锻造/钢管、退火、车削、热处理这些方面进行思考。 其实热处理变形大家都不陌生。只是大家平时很难抽出时间来整理。今天我们大家共同探讨。让群内的朋友整理在一起，以便供大家今后工作中运用。 我个人认为：影响轴承变形的影响有材料锻造（锻造的压缩比）会对我们的热处理变形有影响。锻造后的退火质量好与坏也会对轴承套圈热处理变形有影响。其材料的偏析譬如严重的网状和带状，会影响热处理的组织和变形。球化组织当然有要求了按照我们JB/T1255-2015标准按照第一级别图，2~4级合格。 现在很多锻造厂的退火质量把控不是很严格。有些锻造厂的退火使用推盘炉退火，每盘的装的产品质量不大一样。我去过一家退火厂和他们车间主任交流得知他们的每盘质量为450±50Kg，大家可以想象一下，设备加热功率是一样的，那么一筐套圈400Kg，一筐是500Kg，的话那么出来的产品的质量是一样的吗？ 球化退火我们希望什么样的组织呢？轴承钢GCr15而言，我们希望得到的是均匀的球状珠光体。那么这个珠光体越圆越好。均匀，圆润，。不希望出现片状、链状，总的来讲我们希望得到均匀一致的球状组织。这样的话对于我们的热处理过程控制来讲不容易出现过热和欠热。 （浙江-张春宝） 针对热处理一个工序而言，我们希望球的直径适当的大一些，当球适当的大时，热处理过程中不容易造成过热，热处理的应力也相对会小一些。 浙江刘美东 球大的时候对产品的寿命是有影响的，但是对热处理质量控制是有益的 特别是大型轴承，加热时间比较长的。球化组织颗粒稍微大一些的话，渗碳体的溶解就会好一些，淬火后的残留碳化物就会更明显一些。这样的既保证淬火后马氏体的含碳量也保证一定量的残留碳化物。锻件的球化退火我就简单的介绍到这里。 大家可以一起讨论一下。 浙江刘美冬 轴承钢的球化率和加热温度和保温时间，冷却速度有很大的关系。 淬火前这个退火组织有检测么？不合格的怎么处理？ 宁海正信 换句话说热处理工艺中哪些因素影响球化等级？高铁上面是国产轴承吗？ 轴承钢的球化率和加热温度和保温时间，冷却速度有很大的关系。这句话非常认可 如果加热温度不够，或球孕育的能量和时间不够的话球化率很定有影响的。
渗碳淬火浅谈
渗碳淬火浅谈 －－华北地区第十六届热处理技术交流会论文集 2007-10-11 摘自：北京市总工会技术英才网https://www.wendangku.net/doc/a616854593.html, 作者：陈进磊郑树林 摘要：大型重载齿轮在冶金、矿山、建材、起重、运输等重型机械传动中占有重 要的地位，硬齿面大型重载齿轮可以减少传动所需功率、增大承载能力、降低成本、提高使用寿命。气体渗碳淬火是实现齿面硬化的主要方法，在化学热处理快速发展的同时，总是有新的或是老的问题重复的出现，这里我就据自己的一点理 解谈谈渗碳淬火的工艺。 关键词：表面脱碳，网状碳化物，渗碳层深，一次淬火，二次淬火 大多数的渗碳钢都采用低含碳量高合金材料，在齿面渗碳淬火后，心部还能 保证一定良好的机械性能，我们厂大多采用的渗碳钢种为20CrMnMo，20CrNi 2 Mo， 17Cr 2Ni 2 Mo，一直以来我们沿用渗碳工艺采用为渗碳+一次淬火+回火。需要达到 的要求为： 1.表面高倍组织主要包括回火马氏体和游离碳化物。允许存在可见的低于 20％的残余奥氏体。 2.不允许有互相连接的完全包围晶粒的网状碳化物。 3.在500X不应有可见的完全脱碳现象。 4.表面碳含量从试棒上确定，表面含碳量的理想值应为0.7～0.9％。 5.不允许有在500X下可见的微小裂纹。 6.晶间氧化不宜超过试棒表面下的0.025mm 7.心部高倍组织达到使齿轮能够被适当的奥氏体化，从而对其进行硬化。在放大500X不允许有可见的块状铁素体，高倍组织应主要包括回火马氏体。
在工艺的执行过程中，许多厂家都会遇到这样的情况； 1.渗碳结束后，试块表层有网状碳化物，这是造成后期淬火裂纹及磨削 裂纹的主要原因。 2.渗碳结束后，工件表面硬度达不到理想硬度值，这种情况比较复杂， 在排除设备及工艺原因的基础上，多数认为是由于工件齿面表面脱碳造成的，也有因为加热温度不当，保温时间不当或是冷却速度不够等原因造成的 (如图四)。 3.残余奥氏体偏多。它的形成原因是由于第一，加热温度高，第二加热 时间长，第三，冷却设备的限制，造成过冷度的增加。残余奥氏体的存在是 必然的，在工件完全奥氏体化后经过淬火冷却，一部分奥氏体是来不及转变的，尤其是对于渗碳钢而言，整体的奥氏体区上移(图三)，而表层高碳区奥 氏体区下降，同时Mf线下降到0℃以下，所以，在没有过冷处理的前提下， 奥氏体转变是不会完全的。 2005年3月份，我厂的φ1.6×1.8就曾经出现过连续4炉次工件出现网状碳化物的现象，我们对此做了严格的分析。表面网状碳化物的形成应该是多方面的原因，第一、在高温渗碳阶段后期，也就是扩散阶段，如果碳势偏高，表面碳含量自然会偏高，随着奥氏体区的整体上移，表面高碳点已经跨过Acm线下方，在渗碳结束的同时，已经有一部分二次渗碳体析出，沿奥氏体晶粒呈包围网状。
渗碳工件的变形
化学热处理工件的变形-渗碳工件的变形 化学热处理工件的表面和心部成分和组织不同，具有不同的比体积和不同的奥氏体等温转变曲线，因此，其热处理变形的特点和规律不同于一般工件。化学热处理的目的是为了强化零件的表面或改善工件表面的物理性能和化学性能，例如，提高工件的表面硬度、耐磨性和疲劳强度等，改善工件表面的抗氧化性、耐腐蚀性等。化学热处理层深有限，为了发挥渗层的有利作用，工件经过化学热处理后，只允许进行加工余量不大的磨削加工或不再进行机械加工，相对于一般工件，化学热处理工件的变形要求比较严格，研究和掌握化学热处理工件的变形规律和预防方法是热处理实践中的重要内容。 钢铁材料的化学热处理可以分为两类：一类在高温奥氏体状态下进行，热处理过程中有相变发生，工件变形较大，最常用的高温化学热处理工艺是渗碳；另一类在低温铁素体状态下进行，热处理过程中除因素渗入元素进入渗层形成新相外，不发生相变，工件变形较小，渗氮是最常用的低温化学热处理工艺。 渗碳工件通常用低碳钢和低碳合金钢制造，其原始组织为铁素体和少量珠光体，根据工件的服役要求，工件经过渗碳后需要进行直接淬火、缓冷重新加热淬火或二次淬火。渗碳工件在渗碳后缓冷和渗碳淬火过程中由于组织应力和热应力的作用而发生变形，其变形的大小和变形规律取决于渗碳钢的化学成分、渗碳层深度、工件的几何形状和尺寸以及渗碳和渗碳后的热处理工艺参数等因素。 工件按其长度、宽度、高度（厚度）的相对尺寸可以分为细长件、平面件和立方体件。细长件的长度远大于其横截面尺寸，平面件的长度和宽度远大于其高度（厚度），立方体件三个方向的尺寸相差不大。最大热处理内应力一般总是产生在最大尺寸方向上。若将该方向称为主导应力方向，则低碳钢和低碳合金钢制造的工件，渗碳后缓冷或空冷心部形成铁素体和珠光体时，一般沿主导应力方向表现为收缩变形，收缩变形率约为0.08%～0.14%。钢的合金元素含量增加、工件的截面尺寸减小时，变形率也随之减小，甚至出现胀大变形。图3-13a为20钢制造的量规，经过气体渗碳后（渗碳层浓度1.0㎜），长度方向收缩0.26㎜；图3-13b为20CrMo钢制造的辅具，经过920～940℃固体渗碳缓冷后（渗碳层深度约1.0㎜），孔距252㎜收缩变形量为0.12～0.14㎜。 截面厚度差别较大形状不对称的细长杆件，渗碳空冷后易产生弯曲变形。弯曲变形的方向取决于材料。低碳钢渗碳工件冷却快的薄鞭面一侧多为凹面；而12CrN3A、18CrMnTi等合金元素较高的低碳合金钢渗碳工件，冷却快的薄截面一侧往往为凸面。例：渗碳的导磨镶条，用15钢制造，经过渗碳空冷后，工件向冷却快的两条薄筋面一侧弯曲，用12CrNi3A 钢制造时，则向相反一侧弯曲。 低碳钢和低碳合金钢制造的工件经过920～940℃温度下渗碳后，渗碳层碳的质量分数增加至0.6%～1.0%，渗碳层的高碳奥氏体在空冷或缓冷时要过冷至Ar1以下温度（600℃左右）才开始向珠光体转变，而心部的低碳奥氏体在900℃左右即开始向珠光体转变，而心部的低碳奥氏体过冷至Ar1温度以下也发生共析成分的渗碳层未发生相变，高碳奥氏体只随着温度的降低而发生热收缩，与此同时，心部低碳奥氏体却因铁素体的析出比体积增大而发生膨胀，结果心部受压缩应力，渗碳层则受拉伸应力。由于心部发生γ→α转变时，相变应力的作用使其屈服强度降低，导致心部发生压缩塑性变形。低碳合金钢强度较高，相同条件下心部的压缩塑性变形量较小。形状不对称的渗碳工件空冷时，冷却快的一侧奥氏体线长度收缩量大于冷却慢的一侧，因而产生弯曲应力，当弯曲内应力，当弯曲内应力大于冷却慢的一侧的屈服强度时，则工件向冷却快的一侧弯曲。对于合金元素含量较高的低碳合金钢，渗
珠光体、马氏体和贝氏体的比较
珠光体组织形态：主要为片状珠光体，即是由一片铁素体和一片渗碳体交替堆叠而成。片层方向大致相同的区域构成“珠光体团”。一个原奥氏体晶粒内部往往有多个“珠光体团”，同一“珠光体团”内片层取向基本相同。在珠光体形成的温度区间内，过冷度越大，则珠光体片层间距越小。 位相关系：。。。 马氏体组织形态：主要分为板条状马氏体和片状马氏体。 （1）板条状马氏体显微组织可用图4-13描述 从大到小分为原奥氏体晶粒、马氏体板条束、马氏体板条块、马氏体板 条、亚结构（高密度位错）。 （2）片状马氏体显微组织如图4-17 其空间形态呈双凸透镜片状，显微组织特征为片间不相互平行，其亚结 构主要为孪晶。片状马氏体片的大小完全取决于奥氏体晶粒大小，片间 不相互平行，且片中有明显的中脊。 贝氏体组织形态：主要分为上贝氏体和下贝氏体。 （1）上贝氏体为成簇分布的条状铁素体和夹于条间的断续条状或杆状 渗碳体的混合物。 （2）下贝氏体呈暗黑色针状或片状，而且各个针状物之间都有一定的 交角，在铁素体片内部有规律的分布着不连续的细片状或粒状碳 化物，而在铁素体片边界上也可能有少量的渗碳体形成。 珠光体晶体结构：其是由体心立方结构的铁素体和复杂单斜结构的渗碳体组成。 马氏体晶体结构：马氏体中铁原子本来以体心立方结构排列，加入碳原子后其转变为体心四方结构，且晶体常数随碳原子含量的改变而改变。 贝氏体晶体结构：由体心立方的铁素体和复杂晶体结构的渗碳体组成。 珠光体的相组成：由铁素体和渗碳体两相组成。 铁素体和渗碳体都是片状的，一般铁素体层较渗碳体层厚。铁素体和渗碳体层交替分布，均匀分布在珠光体中。同一“珠光体团”内片层取向基本平行了。铁素体位错密度较小，渗碳体中密度更小，但两相交界处的位错密度较高。 马氏体的相组成：由铁素体组成，但铁素体中的碳含量较高（高于%） 铁素体呈板条状或片状。板条状马氏体多个板条（小角度晶界）形成板条块，板条块之间形成大角度晶界。C原子在体心立方的八面体间隙处分布，且优先占据第三类亚点阵。 贝氏体的相组成：由铁素体和渗碳体组成（一般还夹杂有残余奥氏体，珠光体和马氏体）上贝氏体中，铁素体为条状，成簇分布且相互平行。渗碳体为断续的条状或杆状，分布在铁素体条间。下贝氏体中，铁素体为针状或片状，各针状物之间不平行，渗碳体为细片状或粒状，分布在铁素体内，少量分布在铁素体边界上。 惯习面： 成分：三者皆为Fe和C组成物质，可能含有其他少量合金元素。 形成温度：图，一般形成温度珠光体高于贝氏体高于马氏体。 形成方式：珠光体通过Fe原子和C原子的扩散形成，马氏体通过切变形成，贝氏体二者兼有。