一、变形的原因

钢的变形（xíng）主要原因是钢中（zhōng）存在内应力或者外部施加（jiā）的应力。内（nèi）应力是（shì）因温度分布不均（jun1）匀或者（zhě）相变所致，残余应（yīng）力（lì）也是原因之一。外（wài）应力引起的（de）变形主要是由（yóu）于（yú）工件自（zì）重（chóng）而（ér）造成的“塌陷”，在特殊（shū）情况下也（yě）应考虑碰撞被加热的工件，或者（zhě）夹持工具（jù）夹持所引（yǐn）起的（de）凹陷等。变形包括（kuò）弹性变（biàn）形和塑性变（biàn）形两（liǎng）种（zhǒng）。尺寸变化主要（yào）是基（jī）于（yú）组织转变，故表现出同样的（de）膨胀和收缩（suō），但（dàn）当工件上有孔穴或者复（fù）杂形状工件，则将导致附加的变形。如果淬火形成（chéng）大（dà）量马氏体则（zé）发（fā）生（shēng）膨（péng）胀，如果产生（shēng）大量残余奥氏（shì）体则相应的要收缩。此外，回（huí）火时一般发（fā）生收（shōu）缩，而（ér）出现二次硬（yìng）化现象的合（hé）金钢则发生膨（péng）胀，如果进行深冷处理，则（zé）由于残（cán）余奥氏体（tǐ）的马氏体化而进一步膨胀，这（zhè）些组（zǔ）织（zhī）的比容都（dōu）随着（zhe）含碳量的增加（jiā）而增大，故含碳（tàn）量增加也使尺寸变（biàn）化量增大。

二、淬火变（biàn）形的主要发生时段

1.加热过（guò）程：工（gōng）件在（zài）加热（rè）过程中（zhōng），由于内应力逐渐释放（fàng）而产生变形（xíng）。

2.保（bǎo）温过程：以自重塌（tā）陷（xiàn）变形（xíng）为（wéi）主，即塌陷弯曲。

3.冷却过程：由于（yú）不均匀（yún）冷却和组（zǔ）织转变而至变形。

三（sān）、加热与（yǔ）变形

当加热大型工件时，存在（zài）残余应力或者加热（rè）不均匀，均（jun1）可产生变形。残余应力（lì）主要来源于加工过程。当存在这（zhè）些应力（lì）时（shí），由于随着温度的升高（gāo），钢的屈服强度（dù）逐渐下降，即使加热很均匀，很轻微（wēi）的应力也会（huì）导致变（biàn）形。

　　一（yī）般，工件（jiàn）的（de）外缘部位残余（yú）应力（lì）较（jiào）高，当（dāng）温（wēn）度的上升（shēng）从外部开始（shǐ）进行时，外缘部位（wèi）变（biàn）形较大，残余应力（lì）引起的变形包（bāo）括（kuò）弹性变形和塑性变形两种。

　　加热时产生的热（rè）应力和想（xiǎng）变应力都（dōu）是导致变形的原因。加热速度越快、工件尺寸越大、截面变化（huà）越（yuè）大，则加热变形越大。热（rè）应力取决于温度（dù）的不均匀分（fèn）布程度和温度梯度，它们都（dōu）是导致热膨胀发（fā）生差异的原因。如果（guǒ）热（rè）应力高（gāo）于材料的（de）高温屈服点（diǎn），则引（yǐn）起塑性（xìng）变形，这（zhè）种塑性变形就表现为“变形”。

　　相变应力主要源于相变（biàn）的（de）不等时性，即材料一部分发（fā）生相变，而其（qí）它部分（fèn）还未发生相变时（shí）产生的。加热时材料（liào）的组织转变成（chéng）奥氏体发生体（tǐ）积收缩时可（kě）出现（xiàn）塑性（xìng）变形。如果（guǒ）材料的各部分同时发（fā）生相同的组织转变，则（zé）不产生应（yīng）力。为此，缓慢加热可以（yǐ）适（shì）当（dāng）降（jiàng）低加热变形，zui好（hǎo）采用预热。

　　此外（wài），由（yóu）于加（jiā）热中因（yīn）自重而出现“塌（tā）陷”变形的情（qíng）况非常多，加热温（wēn）度越高，加（jiā）热（rè）时间越长（zhǎng），“塌陷”现象越严重。

四、冷却与变（biàn）形

　　冷却不均（jun1）时将产生热应力（lì）导（dǎo）致（zhì）变形发生。因工件的外缘和内部（bù）存在冷却速（sù）度差异，该（gāi）热应力是不（bú）可避免的，淬火情况下，热应力与组织应力叠加，变形更为复杂。加之组（zǔ）织的不均匀、脱碳等，还会导（dǎo）致相变点出（chū）现差异，相变的膨胀量也（yě）有所不同。

　　总（zǒng）之，“变形”是相变（biàn）应力和热（rè）应力共同（tóng）所致，但并非全部（bù）应力都（dōu）消耗（hào）在变形上，而是一部（bù）分作为残余应力存（cún）在（zài）于工件中，这种应力就是导致（zhì）时效变形和（hé）时效裂纹的原因。

因冷却（què）而导致的变形表（biǎo）现（xiàn）为以下几种形式：

1.件急冷初（chū）期，急（jí）冷的一（yī）侧凹（āo）陷，然后转为凸起，结果快冷的一面凸起，这种（zhǒng）情况属于热（rè）应力引起的变形大于相（xiàng）变引起的变形。

2.由热应力所引起的变形是钢料趋（qū）于球形化（huà），而由（yóu）相变（biàn）应力所引起的变形则使之趋于（yú）绕线轴状。因此（cǐ）淬火（huǒ）冷却所（suǒ）致的变形表现（xiàn）为两（liǎng）者的结合，按照淬火方式的不同，表现出不同的变形。

3. 仅对内孔部分淬（cuì）火时，内孔收缩。将整个（gè）环形工件加热整体淬（cuì）火时，其外径总是增大，而内径则根据尺寸（cùn）的（de）不同（tóng）时涨时缩，一般（bān）内径大时，内孔涨大，内径小时，内孔（kǒng）收缩（suō）

五、冷处理与变形

　　冷（lěng）处理促进马氏体转变，温度较低，产生（shēng）的变（biàn）形比淬火冷却要（yào）小（xiǎo），但此时产生（shēng）的（de）应力较大，由于残余应力（lì）、相（xiàng）变应力和热应力等（děng）的叠加容易导致开（kāi）裂。

六、回火与变形（xíng）

　　工（gōng）件在（zài）回火过（guò）程中由于内应力的（de）均匀化、减小甚（shèn）至（zhì）消（xiāo）失（shī），加上组织（zhī）发生变化，变形趋于减小，但（dàn）同时，一（yī）旦出（chū）现变形，也是（shì）很难矫正（zhèng）的。为了矫正这（zhè）种（zhǒng）变形，多（duō）采用加（jiā）压回火或喷丸硬（yìng）化等方法。

七 、重复淬火与变形

　　通常情况下，一次（cì）淬火（huǒ）后的工（gōng）件未（wèi）经过中间退火（huǒ）而进（jìn）行重复淬火，将增（zēng）大变形。重复淬火引起的变形，经过（guò）重复淬火，其（qí）变形（xíng）累（lèi）加而（ér）趋于球状，容易产生龟裂，但形（xíng）状（zhuàng）相（xiàng）对稳定了，不再容易产（chǎn）生变形了，因此重（chóng）复淬（cuì）火前应（yīng）增加中（zhōng）间退火，重复淬火次（cì）数应小于等于2次（不含（hán）初次淬火）。

八、残余（yú）应力与（yǔ）变形

　　加（jiā）热（rè）过程中（zhōng），在450℃左右，钢由弹性体转（zhuǎn）变为塑性体，因此很容易呈上升塑性变形。同时（shí），残余应力（lì）在（zài）约（yuē）高（gāo）于此温度时也（yě）将因再（zài）结（jié）晶而消失。因此，快速（sù）加（jiā）热时，由于（yú）工件内（nèi）外部存在温度（dù）差，外部达到450℃变成了塑性（xìng）区，受而（ér）内（nèi）部温度较低处（chù）存在残（cán）余应力作（zuò）用而发生变形（xíng），冷却后（hòu），该区域就（jiù）是出现变形的地方（fāng）。由于实际生产过程中，很难实现均（jun1）匀、缓（huǎn）慢加热，淬火前（qián）进行（háng）消除应力退（tuì）火是非常（cháng）重要的（de），除了通（tōng）过加热消（xiāo）除应力外，对于大型零件采用（yòng）振动消除应（yīng）力（lì）也是有（yǒu）效的（de）。