8個(gè)影響熱處理變形的因素
發(fā)布時(shí)間： 2020-04-15 來源：洛陽順祥機(jī)械有限公司 點(diǎn)擊：849
一,、變形的原因
鋼的變形主要原因是鋼中存在內(nèi)應(yīng)力或者外部施加的應(yīng)力,。內(nèi)應(yīng)力是因溫度分布不均勻或者相變所致,，殘余應(yīng)力也是原因之一,。外應(yīng)力引起的變形主要是由于工件自重而造成的“塌陷”,，在特殊情況下也應(yīng)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,。尺寸變化主要是基于組織轉(zhuǎn)變,，故表現(xiàn)出同樣的膨脹和收縮,，但當(dāng)工件上有孔穴或者復(fù)雜形狀工件，則將導(dǎo)致附加的變形,。如果淬火形成大量馬氏體則發(fā)生膨脹,，如果產(chǎn)生大量殘余奧氏體則相應(yīng)的要收縮。此外,，回火時(shí)一般發(fā)生收縮,，而出現(xiàn)二次硬化現(xiàn)象的合金鋼則發(fā)生膨脹,，如果進(jìn)行深冷處理，則由于殘余奧氏體的馬氏體化而進(jìn)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(fā)生時(shí)段
1.加熱過程：工件在加熱過程中,，由于內(nèi)應(yīng)力逐漸釋放而產(chǎn)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：由于不均勻冷卻和組織轉(zhuǎn)變而至變形。
三,、加熱與變形
當(dāng)加熱大型工件時(shí),，存在殘余應(yīng)力或者加熱不均勻，均可產(chǎn)生變形,。殘余應(yīng)力主要來源于加工過程,。當(dāng)存在這些應(yīng)力時(shí)，由于隨著溫度的升高,，鋼的屈服強(qiáng)度逐漸下降,，即使加熱很均勻，很輕微的應(yīng)力也會(huì)導(dǎo)致變形,。
一般,，工件的外緣部位殘余應(yīng)力較高，當(dāng)溫度的上升從外部開始進(jìn)行時(shí),，外緣部位變形較大,，殘余應(yīng)力引起的變形包括彈性變形和塑性變形兩種。
加熱時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力和想變應(yīng)力都是導(dǎo)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(yīng)力取決于溫度的不均勻分布程度和溫度梯度，它們都是導(dǎo)致熱膨脹發(fā)生差異的原因,。如果熱應(yīng)力高于材料的高溫屈服點(diǎn),，則引起塑性變形，這種塑性變形就表現(xiàn)為“變形”,。
相變應(yīng)力主要源于相變的不等時(shí)性，即材料一部分發(fā)生相變,，而其它部分還未發(fā)生相變時(shí)產(chǎn)生的,。加熱時(shí)材料的組織轉(zhuǎn)變成奧氏體發(fā)生體積收縮時(shí)可出現(xiàn)塑性變形,。如果材料的各部分同時(shí)發(fā)生相同的組織轉(zhuǎn)變，則不產(chǎn)生應(yīng)力,。為此,，緩慢加熱可以適當(dāng)降低加熱變形，zui好采用預(yù)熱,。
此外,，由于加熱中因自重而出現(xiàn)“塌陷”變形的情況非常多，加熱溫度越高,，加熱時(shí)間越長,，“塌陷”現(xiàn)象越嚴(yán)重。
四,、冷卻與變形
冷卻不均時(shí)將產(chǎn)生熱應(yīng)力導(dǎo)致變形發(fā)生,。因工件的外緣和內(nèi)部存在冷卻速度差異，該熱應(yīng)力是不可避免的,，淬火情況下,，熱應(yīng)力與組織應(yīng)力疊加，變形更為復(fù)雜,。加之組織的不均勻,、脫碳等，還會(huì)導(dǎo)致相變點(diǎn)出現(xiàn)差異,，相變的膨脹量也有所不同,。
總之，“變形”是相變應(yīng)力和熱應(yīng)力共同所致,，但并非全部應(yīng)力都消耗在變形上,，而是一部分作為殘余應(yīng)力存在于工件中，這種應(yīng)力就是導(dǎo)致時(shí)效變形和時(shí)效裂紋的原因,。
因冷卻而導(dǎo)致的變形表現(xiàn)為以下幾種形式：
1.件急冷初期,，急冷的一側(cè)凹陷，然后轉(zhuǎn)為凸起,，結(jié)果快冷的一面凸起,，這種情況屬于熱應(yīng)力引起的變形大于相變引起的變形。
2.由熱應(yīng)力所引起的變形是鋼料趨于球形化,，而由相變應(yīng)力所引起的變形則使之趨于繞線軸狀,。因此淬火冷卻所致的變形表現(xiàn)為兩者的結(jié)合，按照淬火方式的不同,，表現(xiàn)出不同的變形,。
3. 僅對內(nèi)孔部分淬火時(shí)，內(nèi)孔收縮,。將整個(gè)環(huán)形工件加熱整體淬火時(shí),，其外徑總是增大,，而內(nèi)徑則根據(jù)尺寸的不同時(shí)漲時(shí)縮，一般內(nèi)徑大時(shí),，內(nèi)孔漲大,，內(nèi)徑小時(shí)，內(nèi)孔收縮
五,、冷處理與變形
冷處理促進(jìn)馬氏體轉(zhuǎn)變,，溫度較低，產(chǎn)生的變形比淬火冷卻要小,，但此時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力較大,，由于殘余應(yīng)力、相變應(yīng)力和熱應(yīng)力等的疊加容易導(dǎo)致開裂,。
六,、回火與變形
工件在回火過程中由于內(nèi)應(yīng)力的均勻化、減小甚至消失,，加上組織發(fā)生變化,，變形趨于減小，但同時(shí),，一旦出現(xiàn)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 、重復(fù)淬火與變形
通常情況下,，一次淬火后的工件未經(jīng)過中間退火而進(jìn)行重復(fù)淬火,，將增大變形。重復(fù)淬火引起的變形,，經(jīng)過重復(fù)淬火,，其變形累加而趨于球狀，容易產(chǎn)生龜裂,，但形狀相對穩(wěn)定了,，不再容易產(chǎn)生變形了，因此重復(fù)淬火前應(yīng)增加中間退火,，重復(fù)淬火次數(shù)應(yīng)小于等于2次（不含初次淬火）,。
八、殘余應(yīng)力與變形
加熱過程中,，在450℃左右,，鋼由彈性體轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄泽w，因此很容易呈上升塑性變形,。同時(shí),，殘余應(yīng)力在約高于此溫度時(shí)也將因再結(jié)晶而消失,。因此，快速加熱時(shí),，由于工件內(nèi)外部存在溫度差，外部達(dá)到450℃變成了塑性區(qū),，受而內(nèi)部溫度較低處存在殘余應(yīng)力作用而發(fā)生變形,，冷卻后，該區(qū)域就是出現(xiàn)變形的地方,。由于實(shí)際生產(chǎn)過程中,，很難實(shí)現(xiàn)均勻、緩慢加熱,，淬火前進(jìn)行消除應(yīng)力退火是非常重要的,，除了通過加熱消除應(yīng)力外，對于大型零件采用振動(dòng)消除應(yīng)力也是有效的,。