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將淬火工件由常溫繼續(xù)冷卻到更低的溫度，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理操作稱為冷處理。冷處理的目的是為了提高鋼的硬度和耐磨性，穩(wěn)定工件尺寸，主要用于軸承、工具以及部分滲碳件等。

一般把鋼鐵材料經(jīng)過普通的熱處理后進一步冷卻到攝氏零度以下某一溫度(通常為0～-80℃）的處理方法稱為普通冷處理或冰冷（subzero）處理；而把低于-130℃以下(通常為-130～-196℃)的冷處理叫做深冷（cryogenic）處理，深冷處理又常稱為超低溫處理。

深冷處理是將被處理工件置于特定的、可控的低溫環(huán)境中，使材料的微觀組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，從而達到提高或改善材料性能的一種技術(shù)。被處理材料在低溫環(huán)境下由于微觀組織結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，宏觀上表現(xiàn)為材料的耐磨性、尺寸穩(wěn)定性、屈服強度、抗拉強度等方面的提高。應用行業(yè)包括航空航天、精密儀器儀表、摩擦偶件、工模具、量具、紡織機械零件、汽車工業(yè)和軍事科學等領域。深冷處理可以使得賽車、摩托車、輪船、滑雪撬、小型賽車等上的發(fā)動機零部件的使用壽命大大延長。

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冷處理的原理

鋼奧氏體化加熱后淬火到室溫，奧氏體會轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使鋼的硬度和強度明顯提高。鋼淬火冷卻時奧氏體要過冷到一定溫度才開始轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，此溫度稱為馬氏體開始轉(zhuǎn)變點(Ms)，降溫到更低的一定溫度完成馬氏體轉(zhuǎn)變，此溫度被稱為馬氏體終止轉(zhuǎn)變點(Mf)（圖1）。鋼的碳含量、化學成分、奧氏體化加熱溫度等均影響奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，特別是對于高碳鉻軸承鋼，淬火熱處理后一定存在部分殘余奧氏體和殘余應力，對零件的使用性能會產(chǎn)生一定的影響（過多的殘余奧氏體和殘余應力導致尺寸不穩(wěn)定、容易產(chǎn)生磨削裂紋等）。冷處理能使鋼中奧氏體進一步轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，并能改善鋼中殘余應力的分布，析出更多的細小碳化物，從而起到彌散強化的作用，對無相變材料能使晶界發(fā)生畸變，從而增強基體性能。

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圖1 鋼中馬氏體開始和終止轉(zhuǎn)變溫度和含碳量的關系

軸承鋼的冷處理

有關軸承鋼冷處理的研究也非常多，包括GCr15鋼、航空高溫軸承鋼、滲碳軸承鋼等，除了在韌性方面有所降低之外（沖擊韌性降低，最高降低21%[1]），幾乎所有的研究都表明了冷處理的諸多優(yōu)點：殘奧降低；硬度提高；耐磨性提高；抗拉強度提高；細小碳化物析出，疲勞壽命提高等等。

例如：文獻[2]對一種以馬氏體為基體的航空軸承鋼（Cr-Co-Mo系高溫軸承鋼）開展了真空低壓滲碳及滲碳后熱處理工藝研究，試驗結(jié)果表明，試驗鋼經(jīng)過“滲碳+淬火+深冷+回火+深冷+回火”后，得到了良好的組織性能，殘留奧氏體得到有效的控制、網(wǎng)狀碳化物得以消除、硬度梯度平緩且無“低頭”現(xiàn)象。通過馬氏體相變、碳化物的析出使得試驗鋼的表面硬度相較于退火態(tài)初始硬度提高了20HRC。

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滲碳熱處理工藝

文獻[3]研究了滲碳軸承鋼G20Cr2Ni4A經(jīng)滲碳、二次淬火及不同條件的深冷處理后力學性能：隨著深冷處理時間的延長，殘余奧氏體含量下降，滲碳層的表面硬度得以提高；同時深冷處理可提高其材料的抗拉強度，減少滲碳鋼的沖擊功。

幾個問題的探討

1）殘余奧氏體含量

軸承鋼中殘余奧氏體的含量要根據(jù)其服役條件（應用工況）來平衡，對尺寸精度、耐磨性要求高，可能需要冷處理等工序嚴格控制奧氏體的含量。GB/T 34891—2017《滾動軸承 高碳鉻軸承鋼零件? 熱處理技術(shù)條件》規(guī)定的淬回火后的殘余奧氏體含量見下表。

表E.1? 軸承零件常規(guī)回火后的殘余奧氏體含量

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表E.2 ?軸承零件高溫回火后的殘余奧氏體含量

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2）奧氏體穩(wěn)定化

這里主要是指奧氏體熱穩(wěn)定化，奧氏體在冷卻過程中因等溫停留而使繼續(xù)冷卻時的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度降低和殘余奧氏體量增多的相變遲滯現(xiàn)象。奧氏體熱穩(wěn)定化的確切機理還不是特別清晰，對軸承鋼的冷處理來說，主要是冷處理的工序問題，是在回火前還是回火后處理。需要根據(jù)機加工性能、力學性能和殘余奧氏體含量等綜合后確定熱處理工藝路線。

3）冷處理溫度

軸承鋼冷處理的學術(shù)研究上基本都是進行深冷處理，文獻[4]給出的常用軸承零件的冷處理溫度見下表，因此，實際冷處理溫度還需要根據(jù)具體情況深入探討。

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4）冷處理時間

冷處理保溫時間的長短，有學者認為：殘留奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體的量只取決于冷卻達到的溫度，在低溫下的保持時間無關緊要，因為殘留奧氏體一馬氏體轉(zhuǎn)變在低溫冷卻的瞬間即完成，故不必在低溫保持，只需使工件從外到里冷透即可。也有人認為：要根據(jù)工件的導熱性、體積、冷透所需的時間及殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變穩(wěn)定情況等因素確定冷處理時間，冷處理時間長的要比短的效果好，因為長時間冷處理可以使鋼中的殘余奧氏體充分地轉(zhuǎn)變及更有利于碳化物粒子的形成，轉(zhuǎn)變完成后，零件的硬度不會再有明顯地變化。因此，冷處理保溫時間也需要根據(jù)實際情況進行合理的控制。

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軸承小科普-高溫軸承帶C3與不帶C3的區(qū)別？

一、高溫軸承帶C3與不帶C3的區(qū)別

• c3表示的是軸承的油隙，也就是他的軸向間隙和徑向的間隙。

• 不帶C3的就是標準的游隙，標準油隙的都不注明的。

• C3的游隙比標準的游隙要大的，也就是大游隙的含義。

二、高溫軸承帶C3的特點

? ? ? ?我們在選擇高溫軸承時，經(jīng)常遇到帶C3的軸承，軸承帶C3有什么特點

? ? ? ?（1）高溫軸承C3是表示軸承的游隙，也就是他的軸向間隙和徑向的間隙。

? ? ? ?（2）高溫軸承不帶C3的就是標準的游隙。

? ? ? ?（3）高溫軸承C3的游隙比標準的游隙要大的。

三、高溫軸承帶C3使用環(huán)境

? ? ? ?具體的也要看軸承的使用環(huán)境。C3游隙的軸承會在運轉(zhuǎn)過程中給機器帶來振動和噪音。機器轉(zhuǎn)數(shù)高的用游隙大的，轉(zhuǎn)數(shù)低的用游隙小的（通常分為C0，C3，C4，C5，C6后兩種屬于超精密機床用的游隙不常見；C0，C3，C4是常見）軸承運轉(zhuǎn)過程中發(fā)熱。滾珠就要膨脹，C3為使用游隙較大的，這樣軸承轉(zhuǎn)起來減少摩擦力，壽命自然要比小游隙的長。

四、軸承生產(chǎn)家

? ? ? ?我們現(xiàn)貨供應軸承，高品質(zhì)產(chǎn)品，如需購買或咨詢軸承價格請聯(lián)系我們，是一家集軸承研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務于一體的的專業(yè)軸承公司，提供軸承產(chǎn)品和相關的技術(shù)服務。我們選用優(yōu)質(zhì)的原材料，用心做好每一套軸承。

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