了解滚动轴承零件在热处理过程中的尺寸和形状变化对后续加工和零件功能非常重要。当具有体心立方结构的高碳低合金钢加热到约727℃时，材料在此临界温度下转变为面心立方结构，并且由于热膨胀，尺寸迅速增大（图13.12）；如前所述，体素。如果材料加热到奥氏体范围内的较高温度，则2（即奥氏体）将导致零件收缩。奥氏体的质量体积小于铁的质量体积，材料收缩直至达到马氏体相变温度。当冷却到室温时，由于热膨胀，体积继续增加。相反，在快速冷却和加热过程中，零件继续收缩，形成体心方形马氏体。由于在非常低的冷却温度下发生相变。由此产生的体积增加会对材料产生应力。事实上，不可能完全转变为无阻尼马氏体（体心方形结构）。由于在大量零件的热处理过程中存在奥氏体（面心立方结构），显微组织中仍保留一定数量的奥氏体（数量取决于淬火程度）。

零件还必须热稳定，以减少残余应力并获得所需的结构稳定性。轴承钢的尺寸变化主要与马氏体析出和淬火产生的细小碳化物的体积变化以及残余奥氏体的分解或转变有关。由于温度或应力等外部因素，轴承运行期间也会发生尺寸变化，因此制造商必须选择适当的热处理，以确保所需的尺寸稳定性。高碳铬钢通常在6-260℃的温度范围内回火。在此温度范围内，析出细小碳化物，马氏体主要为体心方形结构，体积略有减小。在205～288℃温度范围内回火，残余奥氏体随时间和温度的变化分解为贝氏体，体积增大。残余奥氏体的分解与时间和温度有关。260℃以下回火工艺可避免高温回火后硬度降低。高速钢的退火组织具有最好的可加工性。它含有大量硬质金属碳化物，如钨、钼、钒或铬碳化物，这些碳化物嵌入软铁氧体基体中。与高碳铬钢不同，为了溶解所需数量的硬质碳化物颗粒，热处理温度必须远远高于临界温度。通过将钢从奥氏体化温度快速冷却到马氏体相变温度，可以避免碳化物析出。进一步冷却至室温后，显微组织通常含有20‰~30%体积的残余奥氏体。当加热到高碳铬钢回火所需的温度时，仅发生轻微的马氏体回火。“二次硬化”发生在427~593℃之间，即奥氏体组织发生变化，并在随后冷却到马氏体相变温度范围时转变为马氏体。有必要在这些高温区进行多次回火，以便将奥氏体完全转变为马氏体并析出非常细小的合金碳化物，这是二次硬化现象的原因，并使高速钢具有热硬度。冷处理在初始淬火后或回火循环之间间歇使用，以便奥氏体在冷却过程中完全转变为马氏体。但是，由于冷处理会在淬火零件中产生较高的内应力，因此通常建议仅在第一次回火处理后进行冷处理。耐腐蚀钢，如aisi44c和bc42（ams5749），通常在奥氏体化温度下快速冷却后立即进行深冷处理。Aisi440c钢还应根据零件的硬度要求，在约149℃或316℃的温度下进行多次回火。由于bg42钢的合金成分，其热处理工艺与高速钢的标准工艺相同，即524℃多次回火和冷处理。渗碳钢表面组织中的残余奥氏体相对较软，能够承受由夹杂物、加工损伤和表面粗糙度引起的一定程度的应力集中。