一（yī）、变（biàn）形的（de）原因

钢的变形（xíng）主要原（yuán）因是钢中存在内应力（lì）或者外部施加的应（yīng）力。内应力是（shì）因温度分布不均匀或者相变所（suǒ）致，残余应力也是原因之一。外（wài）应（yīng）力（lì）引起的变形（xíng）主要是由于工件自（zì）重（chóng）而造成的“塌陷”，在特（tè）殊情况下也（yě）应考（kǎo）虑碰撞被加热（rè）的工件，或者夹持工具夹持所引起的凹陷等。变形（xíng）包（bāo）括弹性变形和塑（sù）性变形（xíng）两种。尺寸变化主要是基（jī）于组（zǔ）织转（zhuǎn）变，故表现出同样的膨胀和（hé）收缩，但（dàn）当工件上有孔（kǒng）穴或者复杂形状工件，则将导致附加的变形（xíng）。如果淬火形成大量马氏体则发（fā）生膨胀，如果产生（shēng）大（dà）量残余（yú）奥氏（shì）体（tǐ）则相应的要收缩。此外，回火时一般发生收缩，而出（chū）现二次硬化（huà）现象的合金钢则发生膨胀，如果进行深（shēn）冷处理，则（zé）由（yóu）于残（cán）余奥氏体的马氏体（tǐ）化而（ér）进一（yī）步膨胀（zhàng），这些（xiē）组织的比容都（dōu）随着含碳量的增加（jiā）而增大（dà），故含碳（tàn）量增（zēng）加也（yě）使尺寸（cùn）变化量增大（dà）。

二（èr）、淬火变形的主要发生时段

1.加热过（guò）程（chéng）：工（gōng）件（jiàn）在加热过程（chéng）中，由于内应力逐渐释放而产（chǎn）生变形。

2.保（bǎo）温过程：以自重塌陷变形为主（zhǔ），即塌陷弯曲。

3.冷却过（guò）程（chéng）：由于不均匀冷却和组（zǔ）织转变而至（zhì）变（biàn）形。

三、加热与变（biàn）形

当加热大型工（gōng）件（jiàn）时，存（cún）在残（cán）余应力或者加热不均匀，均可产生变形。残余应（yīng）力（lì）主要来（lái）源于加工过程。当存（cún）在这些应力时，由于随着温度（dù）的升高，钢的屈服强度逐渐下降，即使（shǐ）加热（rè）很均匀（yún），很轻微（wēi）的应力（lì）也（yě）会导致变形。

　　一般，工件的外（wài）缘部位残余应力较高，当温度的上升从（cóng）外（wài）部开始进（jìn）行时，外缘部位变形（xíng）较（jiào）大，残余应力引（yǐn）起的变形包括弹性变形和塑性变形（xíng）两种（zhǒng）。

　　加热时产（chǎn）生的（de）热应力和想变应力都是导致变形的原因（yīn）。加热速（sù）度越快、工件尺寸（cùn）越大、截面变化（huà）越大，则（zé）加热变（biàn）形越大。热应力取决于（yú）温（wēn）度的不均匀分布程度和温度（dù）梯度，它们都是导致热（rè）膨胀（zhàng）发生差异的（de）原因（yīn）。如果（guǒ）热应力高于材料的（de）高温（wēn）屈服（fú）点（diǎn），则（zé）引起（qǐ）塑性变形，这种塑性变形就表（biǎo）现为“变（biàn）形”。

　　相变应力主要源于（yú）相变的不（bú）等时性，即材料（liào）一部分（fèn）发生（shēng）相变，而其它部分还未发生相（xiàng）变时产生的（de）。加热时材料的（de）组织转变成奥氏体发生体（tǐ）积（jī）收缩时（shí）可出现塑性（xìng）变（biàn）形。如果材料的（de）各部分同时发生相同（tóng）的组织转变，则不产生应力。为此，缓慢加热可以（yǐ）适当降（jiàng）低加热变形，zui好采用预（yù）热（rè）。

　　此（cǐ）外，由于加热中因自重而出现“塌陷”变形的（de）情况（kuàng）非常多，加（jiā）热温度越高，加热时间越长，“塌陷”现象越严重（chóng）。

四、冷却与（yǔ）变形（xíng）

　　冷（lěng）却不均时将产生热应力导致变形（xíng）发生。因工件（jiàn）的外缘和内部存在冷却速（sù）度差（chà）异（yì），该热应（yīng）力（lì）是不（bú）可避免的（de），淬火情况下，热应力与组（zǔ）织应力（lì）叠加（jiā），变形更为复杂。加之组（zǔ）织的不均（jun1）匀、脱碳等，还会导（dǎo）致相变（biàn）点出（chū）现差异，相变的膨胀量也有（yǒu）所不同（tóng）。

　　总之，“变形”是相变应力和热应力共同所致，但并非全部应力都消（xiāo）耗在（zài）变形上（shàng），而是一（yī）部分作为残余应力存在于工（gōng）件中（zhōng），这种应力就是导致时效变形和（hé）时效裂（liè）纹的（de）原因。

因冷却而导致的变形表现（xiàn）为以下几种（zhǒng）形式（shì）：

1.件急冷初期，急冷的一侧凹陷，然后转为凸起（qǐ），结果快冷的一面凸起，这种情况属于热应力（lì）引起的（de）变形大于相变引起的变形。

2.由热应力（lì）所引起（qǐ）的（de）变形（xíng）是钢（gāng）料趋于（yú）球（qiú）形化，而由相变应（yīng）力所引起（qǐ）的变形则使之趋于绕线轴状。因此淬火（huǒ）冷却所（suǒ）致的变形表现为两者的结合，按照淬火方式（shì）的不同（tóng），表现（xiàn）出不同的（de）变形。

3. 仅对（duì）内孔部分淬火时，内孔收缩。将（jiāng）整个环（huán）形工件加热整体淬火时，其外径总是增大，而内径则根据尺（chǐ）寸的（de）不同时涨时缩，一般内（nèi）径大（dà）时，内孔涨大，内径小时，内孔收缩

五、冷处理与（yǔ）变形

　　冷处（chù）理促进马氏体转变，温度较低，产（chǎn）生的变形比淬火冷却（què）要小，但（dàn）此时产生（shēng）的应力较（jiào）大，由（yóu）于残（cán）余应力、相变应力和热应力等的（de）叠加容易导致开裂。

六、回火与变形

　　工件（jiàn）在回火过程中由于内应（yīng）力的均匀化、减小甚至消失，加上组（zǔ）织发生变化，变形趋于减小，但同时（shí），一（yī）旦出现（xiàn）变形，也是很难矫正的（de）。为（wéi）了矫正这种变形，多采用（yòng）加压回火或喷丸硬化等方法。

七 、重复（fù）淬火与（yǔ）变形

　　通常情况（kuàng）下（xià），一次淬火后的工件未经过中间退火而进行重复淬火，将（jiāng）增大变形。重复淬火引（yǐn）起的变形，经过重复（fù）淬火，其变形（xíng）累加而趋于球状，容易产生龟裂，但形状相对稳定了，不再容易产（chǎn）生变形了，因此重复淬火前应（yīng）增加中间退（tuì）火，重复淬火次数应小于等（děng）于（yú）2次（不含初次（cì）淬火）。

八、残余应力（lì）与变形

　　加热过程（chéng）中，在450℃左右，钢由弹（dàn）性（xìng）体转变为塑性体，因此很（hěn）容易呈（chéng）上（shàng）升塑性（xìng）变形（xíng）。同时，残（cán）余应力（lì）在约高于此温度时（shí）也将因再结晶而（ér）消失。因此，快速加热时，由于工件内外部存在（zài）温度差，外（wài）部达到450℃变（biàn）成了（le）塑性区，受而内（nèi）部温度较（jiào）低处存在残余应力作用而发生变形，冷（lěng）却（què）后，该（gāi）区（qū）域就是出现变形的地方。由于实际生产（chǎn）过程中，很难实现均匀、缓慢加（jiā）热，淬火前（qián）进行消除（chú）应力退火是非常重要的，除（chú）了（le）通过加（jiā）热消除应（yīng）力外，对（duì）于大型零件采用振动消除应（yīng）力也（yě）是有效的。