CN114111674A - 一种识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量方法 - Google Patents
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Abstract
一种识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量方法。它涉及一种钢轴承材料尺寸变化的测量。方法：一、准备待检试样；二、数据采集：测量前的尺寸数C；高温处理后的尺寸数C高；低温处理后的尺寸数C低；三、计算：经高温处理后的尺寸变化量设为△C高，则△C高＝C高‑C；经低温处理后的尺寸变化量设为△C低，则△C低＝C低‑C；尺寸变化量数值为△C/C，其中△C＝△C高‑△C低。本发明中测量结果为一比例数据，即轴承零件在加工至成品零件以后，评测轴承零件尺寸变化的一种衡量方法，通过计算方法测量现行轴承零件尺寸变化特征，给予轴承零件加工一定的指导意义。本发明适用于识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种钢轴承材料尺寸变化的测量。
背景技术
8Cr4Mo4V钢是高温轴承用主要材料，其具有较高的硬度、冲击韧性、耐磨性以及较高的综合力学性能，因此被用于制造航空发动机、燃气轮机、地面燃机等高温轴承部件。其为含有较高的C、Cr、Mo和V含量的铁基合金。
轴承钢因为工作过程中需要较高的硬度和韧性，因此需要采用淬火处理，获得马氏体或贝氏体组织，回火处理不能完全消除马氏体或贝氏体引起的晶格畸变，同时还会在钢中存在残余奥氏体。生产出的轴承零件在存放和使用期间，均会发生碳化物自马氏体中的析出，以及残余奥氏体转变为马氏体等相变。相变的发生将引起尺寸的变化，从而引起轴承中滚动体及套圈之间间隙的改变，从而影响轴承的使用工况，轻则影响轴承的使用寿命，重则会引起轴承零件的直接损害，从而危害到设备的使用安全性，因此对轴承零件进行尺寸稳定性热处理，使其尺寸在存放和使用期间达到稳定，就显得特别重要，然而目前，轴承零件尚没有识别尺寸变化检测的方法依据。
发明内容
本发明的目的是提供一种识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量方法，其测量所得数据可以定量的衡量轴承零件的尺寸变化情况，为轴承零件加工的发展提供支持。
一种识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量方法，它包括以下步骤：
一、待检试样：8Cr4Mo4V钢轴承材料，取1cm～2cm宽、3cm～4cm长作为试样，然后修磨试样两端面，平行差为0.005mm，粗糙度为Ra0.4μm，再于20℃±5℃下恒温放置4h，获得待检试样；
二、数据采集：在步骤一所得待检试样一端面的任意部位选取三点作标记，然后测量并记录标记处的实际厚度尺寸，获得检测前的尺寸数，记为C，C要求精确到万分位，仪表最小刻度值为0.0002mm；
上述待检试样于396℃～445℃下恒温放置2h，取出后恢复到室温，再按照上述方法测量并记录标记处的实际厚度尺寸，获得高温处理后的尺寸数，记为C高，C高要求精确到万分位，仪表最小刻度值为0.0002mm；
上述高温处理后的待检试样恢复到室温后，再于-50℃～-80℃下恒温放置2h，取出后恢复到室温，再按照上述方法测量并记录标记处的实际厚度尺寸，获得低温处理后的尺寸数，记为C低，C低要求精确到万分位，仪表最小刻度值为0.0002mm；
三、计算：待检试样经高温处理后的尺寸变化量设为△C高，则△C高＝C高-C；
待检试样经低温处理后的尺寸变化量设为△C低，则△C低＝C低-C；
待检试样尺寸变化量数值为△C/C，其中△C＝△C高-△C低；
获得比例数据，即完成识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量。
本发明提供了一种识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的检查方法，其检查所得数据可以定量的衡量轴承零件的尺寸变化情况，为轴承零件加工的发展提供支持。
本发明中检测结果为一比例数据，即轴承零件在加工至成品零件以后，评测轴承零件尺寸变化的一种衡量方法，跟轴承零件自身加工过程中的加工工艺有直接关系，因此，检测数据也有很大的不同。经本发明专用尺寸变化处理工艺处理，轴承钢零件的尺寸出现变化，通过一定的计算方法检测现行轴承零件尺寸变化特征，给予轴承零件加工一定的指导意义。
本发明适用于识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量。
附图说明
图1为实施例中8Cr4Mo4V钢回火升温期间相变与膨胀系数的关系图；
图2为实施例中升温过程中钢中热流变化情况图；
图3为实施例中试样修磨后的尺寸及表面光洁度示意图；
图4为实施例中试样尺寸变化量的分布图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量方法，它包括以下步骤：
一、待检试样：8Cr4Mo4V钢轴承材料，取1cm～2cm宽、3cm～4cm长作为试样，然后修磨试样两端面，平行差为0.005mm，粗糙度为Ra0.4μm，再于20℃±5℃下恒温放置4h，获得待检试样；
二、数据采集：在步骤一所得待检试样一端面的任意部位选取三点作标记，然后测量并记录标记处的实际厚度尺寸，获得检测前的尺寸数，记为C，C要求精确到万分位，仪表最小刻度值为0.0002mm；
上述待检试样于396℃～445℃下恒温放置2h，取出后恢复到室温，再按照上述方法测量并记录标记处的实际厚度尺寸，获得高温处理后的尺寸数，记为C高，C高要求精确到万分位，仪表最小刻度值为0.0002mm；
上述高温处理后的待检试样恢复到室温后，再于-50℃～-80℃下恒温放置2h，取出后恢复到室温，再按照上述方法测量并记录标记处的实际厚度尺寸，获得低温处理后的尺寸数，记为C低，C低要求精确到万分位，仪表最小刻度值为0.0002mm；
三、计算：待检试样经高温处理后的尺寸变化量设为△C高，则△C高＝C高-C；
待检试样经低温处理后的尺寸变化量设为△C低，则△C低＝C低-C；
待检试样尺寸变化量数值为△C/C，其中△C＝△C高-△C低；
获得比例数据，即完成识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量。
本实施方式步骤一中取8Cr4Mo4V钢轴承材料，均已经过淬火和回火处理，处理过程根据不同厂家不同产品型号，采用其厂家的相应标准进行淬火和回火处理。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中取1cm宽、3cm长作为试样。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤二中待检试样于400℃下恒温放置2h。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤二中高温处理后的待检试样恢复到室温后，再于-50℃下恒温放置2h。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤二中低温处理是低温保温处理。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤二中高温处理是放入真空炉中进行处理。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
通过以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例：
一种识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量方法，它包括以下步骤：
一、待检试样：8Cr4Mo4V钢轴承材料，取1cm宽、3cm长作为试样，然后修磨试样两端面，平行差为0.005mm，粗糙度为Ra0.4μm，再于20℃下恒温放置4h，获得待检试样；
二、数据采集：在步骤一所得待检试样一端面的任意部位选取三点作标记，然后测量并记录标记处的实际厚度尺寸，获得检测前的尺寸数，记为C，C要求精确到万分位，仪表最小刻度值为0.0002mm；
上述待检试样于400℃下恒温放置2h，取出后恢复到室温，再按照上述方法测量并记录标记处的实际厚度尺寸，获得高温处理后的尺寸数，记为C高，C高要求精确到万分位，仪表最小刻度值为0.0002mm；
上述高温处理后的待检试样恢复到室温后，再于-50℃下恒温放置2h，取出后恢复到室温，再按照上述方法测量并记录标记处的实际厚度尺寸，获得低温处理后的尺寸数，记为C低，C低要求精确到万分位，仪表最小刻度值为0.0002mm；
三、计算：待检试样经高温处理后的尺寸变化量设为△C高，则△C高＝C高-C；
待检试样经低温处理后的尺寸变化量设为△C低，则△C低＝C低-C；
待检试样尺寸变化量数值为△C/C，其中△C＝△C高-△C低；
获得比例数据，即完成识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量。
升温过程中相变温度：
测定淬火后经三次回火和未经回火处理的8Cr4Mo4V钢升温期间热膨胀系数的变化规律如图1所示。其中曲线1为淬火后经三次回火后的升温曲线，曲线2为淬火后未经回火处理的升温曲线。对比可见，经回火处理后，钢中的相变在回火过程中，已经大部分发生转变，三次回火后已经观察不到相应区域的相变引起尺寸变化的特征。
通过两个曲线的对比分析，可以确定出淬火后未经回火钢在升温过程中主要存在三个区间，其中区间I为马氏体中析出碳化物，即形成回火马氏体过程，其尺寸减小，比容降低，区间II为残余奥氏体转变为马氏体区间，其尺寸增大，比容增大，而第III区间为马氏体分解为铁素体+渗碳体，尺寸降低，比容减小。通过与回火处理后样品曲线的对比，重新将淬火后试样的相变过程划分为三阶段，根据相变特征，划分的三阶段之间存在交接区域，如图2所示。
从新划分后的区间I为马氏体中析出碳化物，即形成回火马氏体过程，其起始温度为100℃左右，结束温度为228℃左右，之后发生的相变使体积升高，在这之后也存在第I区间相变继续发生的可能性。第II区间，起始温度为228℃左右，结束温度为328℃左右，区间II为残余奥氏体转变为马氏体区间，其尺寸增大，比容增大，区间II与区间III之间也存在一定的交接区域。区间III的起始温度为295℃，结束温度为445℃左右。而第III区间为马氏体分解为铁素体+渗碳体，尺寸降低，比容减小，图中温度区间的划分参考了DSC测定加热期间热流变化规律。
测定淬、回火后的8Cr4Mo4V钢材料轴承零件在升温期间，钢内发生的热流变化情况如图2所示。由图可见，在升温过程中在158.6℃、270℃和396℃分别存在一个峰值点，分析认为该峰值点即是相变发生的温度，158.6℃峰位应该是马氏体中碳元素的积聚，而270℃应该是渗碳体形成温度，而396℃区间应该是残余奥氏体转变温度区间。
结论：确定加速等效尺寸变化检测温度在-396℃～445℃。
结合轴承零件使用温度的最低气温为-50℃～-80℃做极限参考，确定轴承零件加速等效尺寸变化检测测试方法的温度为：-396℃～445℃和-50℃～-80℃。
上述过程可见，在对比、分析、检测过程中，总结出本实施一种识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量方法。本实施中检查所得数据可以定量的衡量轴承零件的尺寸变化情况，为轴承零件加工的发展提供支持。本实施中检测结果为一比例数据，即轴承零件在加工至成品零件以后，评测轴承零件尺寸变化的一种衡量方法，跟轴承零件自身加工过程中的加工工艺有直接关系，因此，检测数据也有很大的不同。
上述步骤一中试样，采用8Cr4Mo4V轴承用材料，型号：HZYJ-A2-11，试样的外径为
内径为
壁厚为6mm，高度为50mm，试样磨加工后的尺寸及表面光洁度要求如图3所示。
上述测量的尺寸数值，计算变化量，绘制的尺寸变化分布曲线如图4所示，结果证明：
1.成品轴承零件的尺寸变化量是不同。
2.经加速等效处理后的轴承零件，尺寸发生的变化量也是不同的。
3.轴承尺寸变化量差异性较大，没有有效的控制措施。
4.轴承零件在控制尺寸变化差异性方面有待提高。
Claims (6)
1.一种识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量方法，其特征在于，它包括以下步骤：
一、待检试样：8Cr4Mo4V钢轴承材料，取1cm～2cm宽、3cm～4cm长作为试样，然后修磨试样两端面，平行差为0.005mm，粗糙度为Ra0.4μm，再于20℃±5℃下恒温放置4h，获得待检试样；
二、数据采集：在步骤一所得待检试样一端面的任意部位选取三点作标记，然后测量并记录标记处的实际厚度尺寸，获得检测前的尺寸数，记为C，C要求精确到万分位，仪表最小刻度值为0.0002mm；
上述待检试样于396℃～445℃下恒温放置2h，取出后恢复到室温，再按照上述方法测量并记录标记处的实际厚度尺寸，获得高温处理后的尺寸数，记为C高，C高要求精确到万分位，仪表最小刻度值为0.0002mm；
上述高温处理后的待检试样恢复到室温后，再于-50℃～-80℃下恒温放置2h，取出后恢复到室温，再按照上述方法测量并记录标记处的实际厚度尺寸，获得低温处理后的尺寸数，记为C低，C低要求精确到万分位，仪表最小刻度值为0.0002mm；
三、计算：待检试样经高温处理后的尺寸变化量设为△C高，则△C高＝C高-C；
待检试样经低温处理后的尺寸变化量设为△C低，则△C低＝C低-C；
待检试样尺寸变化量数值为△C/C，其中△C＝△C高-△C低；
获得比例数据，即完成识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量。
2.根据权利要求1所述一种识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量方法，其特征在于步骤一中取1cm宽、3cm长作为试样。
3.根据权利要求1所述一种识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量方法，其特征在于步骤二中待检试样于400℃下恒温放置2h。
4.根据权利要求1所述一种识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量方法，其特征在于步骤二中高温处理后的待检试样恢复到室温后，再于-50℃下恒温放置2h。
5.根据权利要求1所述一种识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量方法，其特征在于步骤二中低温处理是低温保温处理。
6.根据权利要求1所述一种识别8Cr4Mo4V钢轴承材料尺寸变化的测量方法，其特征在于步骤二中高温处理是放入真空炉中进行处理。
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| 魏英华: "8Cr4Mo4V钢热处理组织与尺寸稳定性研究", 中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑, no. 1, 15 January 2021 (2021-01-15), pages 13 - 14 * |
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