8個(gè)影響熱處理變形的因素
發(fā)布時(shí)間： 2020-04-15 來(lái)源：洛陽(yáng)順祥機(jī)械有限公司 點(diǎn)擊：1572
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(guò)程：工件在加熱過(guò)程中,，由于內(nèi)應(yīng)力逐漸釋放而產(chǎn)生變形,。
2.保溫過(guò)程：以自重塌陷變形為主，即塌陷彎曲,。
3.冷卻過(guò)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(lái)源于加工過(guò)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(kāi)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(zhǎng)，“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(duì)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(kāi)裂。
六,、回火與變形
工件在回火過(guò)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(guò)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(guò)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(duì)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(guò)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(guò)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(guò)加熱消除應(yīng)力外,，對(duì)于大型零件采用振動(dòng)消除應(yīng)力也是有效的,。