長期從事熱處理一線的童鞋們，都認為，熱處理是一門理論聯繫實踐的學科。基礎理論是前提，但是大量的實踐及應用是關鍵！要問咱熱處理人，什麼問題最難有效控制？——相信有很有多人，跟小編一樣，一定說的是“變形量”！今天，小編嘗試帶給大家關於熱處理的“魔鬼”——變形量的有效控制！
一、變形的形成原因機理
鋼的變形主要原因是鋼中存在內應力或者外部施加的應力。內應力是因溫度分佈不均勻或者相變所致，殘餘應力也是原因之一。外應力引起的變形主要是由於工件自重而造成的“塌陷”，在特殊情況下也應考慮碰撞被加熱的工件，或者夾持工具夾持所引起的凹陷等。
變形包括彈性變形和塑性變形兩種。尺寸變化主要是基於組織轉變，故表現出同樣的膨脹和收縮，但當工件上有孔穴或者複雜形狀工件，則將導致附加的變形。如果淬火形成大量馬氏體則發生膨脹，如果產生大量殘餘奧氏體則相應的要收縮。此外，回火時一般發生收縮，而出現二次硬化現象的合金鋼則發生膨脹，如果進行深冷處理，則由於殘餘奧氏體的馬氏體化而進一步膨脹，這些組織的比容都隨著含碳量的增加而增大，故含碳量增加也使尺寸變化量增大。
二、淬火變形的主要發生時段
1.加熱過程：工件在加熱過程中，由於內應力逐漸釋放而產生變形。
2.保溫過程：以自重塌陷變形為主，即塌陷彎曲。
3.冷卻過程：由於不均勻冷卻和組織轉變而至變形。
三、加熱與變形
當加熱大型工件時，存在殘餘應力或者加熱不均勻，均可產生變形。殘餘應力主要來源於加工過程。當存在這些應力時，由於隨著溫度的升高，鋼的屈服強度逐漸下降，即使加熱很均勻，很輕微的應力也會導致變形。
一般，工件的外緣部位殘餘應力較高，當溫度的上升從外部開始進行時，外緣部位變形較大，殘餘應力引起的變形包括彈性變形和塑性變形兩種。
加熱時產生的熱應力和想變應力都是導致變形的原因。加熱速度越快、工件尺寸越大、截面變化越大，則加熱變形越大。熱應力取決於溫度的不均勻分佈程度和溫度梯度，它們都是導致熱膨脹發生差異的原因。如果熱應力高於材料的高溫屈服點，則引起塑性變形，這種塑性變形就表現為“變形”。
相變應力主要源於相變的不等時性，即材料一部分發生相變，而其它部分還未發生相變時產生的。加熱時材料的組織轉變成奧氏體發生體積收縮時可出現塑性變形。如果材料的各部分同時發生相同的組織轉變，則不產生應力。為此，緩慢加熱可以適當降低加熱變形，最好採用預熱。
此外，由於加熱中因自重而出現“塌陷”變形的情況非常多，加熱溫度越高，加熱時間越長，“塌陷”現象越嚴重。
四、冷卻與變形
冷卻不均時將產生熱應力導致變形發生。因工件的外緣和內部存在冷卻速度差異，該熱應力是不可避免的，淬火情況下，熱應力與組織應力疊加，變形更為複雜。加之組織的不均勻、脫碳等，還會導致相變點出現差異，相變的膨脹量也有所不同。
總之，“變形”是相變應力和熱應力共同所致，但並非全部應力都消耗在變形上，而是一部分作為殘餘應力存在於工件中，這種應力就是導致時效變形和時效裂紋的原因。
熱應力和相變應力疊加引起的變形
淬火方法和變形關係示意圖
因冷卻而導致的變形表現為以下幾種形式：
1.工件急冷初期，急冷的一側凹陷，然後轉為凸起，結果快冷的一面凸起，這種情況屬於熱應力引起的變形大於相變引起的變形。
2.由熱應力所引起的變形是鋼料趨於球形化（見圖1），而由相變應力所引起的變形則使之趨於繞線軸狀（見圖2）。因此淬火冷卻所致的變形表現為兩者的結合（圖3），按照淬火方式的不同，表現出不同的變形如圖4所示。
3. 僅對內孔部分淬火時，內孔收縮。將整個環形工件加熱整體淬火時，其外徑總是增大，而內徑則根據尺寸的不同時漲時縮，一般內徑大時，內孔漲大，內徑小時，內孔收縮
五、冷處理與變形
冷處理促進馬氏體轉變，溫度較低，產生的變形比淬火冷卻要小，但此時產生的應力較大，由於殘餘應力、相變應力和熱應力等的疊加容易導致開裂。
六、回火與變形
工件在回火過程中由於內應力的均勻化、減小甚至消失，加上組織發生變化，變形趨於減小，但同時，一旦出現變形，也是很難矯正的。為了矯正這種變形，多采用加壓回火或噴丸硬化等方法。
七 、重複淬火與變形
通常情況下，一次淬火後的工件未經過中間退火而進行重複淬火，將增大變形。重複淬火引起的變形，經過重複淬火，其變形累加而趨於球狀，容易產生龜裂，但形狀相對穩定了，不再容易產生變形了，因此重複淬火前應增加中間退火，重複淬火次數應小於等於2次（不含首次淬火）。
八、殘餘應力與變形
加熱過程中，在450℃左右，鋼由彈性體轉變為塑性體，因此很容易呈上升塑性變形。同時，殘餘應力在約高於此溫度時也將因再結晶而消失。因此，快速加熱時，由於工件內外部存在溫度差，外部達到450℃變成了塑性區，受而內部溫度較低處存在殘餘應力作用而發生變形，冷卻後，該區域就是出現變形的地方。由於實際生產過程中，很難實現均勻、緩慢加熱，淬火前進行消除應力退火是非常重要的，除了通過加熱消除應力外，對於大型零件採用振動消除應力也是有效的。
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