1、變形的原因

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。內應力是因溫度分布不均勻或者相變所致，殘余應力也是原因之一。外應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變，故表現(xiàn)出同樣的膨脹和收縮，但當工件上有孔穴或者復雜形狀工件，則將導致附加的變形。如果淬火形成大量馬氏體則發(fā)生膨脹，如果產生大量殘余奧氏體則相應的要收縮。此外，回火時一般發(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，如果進行深冷處理，則由于殘余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。

2、淬火變形的主要發(fā)生時段

1）加熱過程：工件在加熱過程中，由于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：由于不均勻冷卻和組織轉變而至變形。

3、加熱與變形

當加熱大型工件時，存在殘余應力或者加熱不均勻，均可產生變形。殘余應力主要來源于加工過程。當存在這些應力時，由于隨著溫度的升高，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，工件的外緣部位殘余應力較高，當溫度的上升從外部開始進行時，外緣部位變形較大，殘余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。熱應力取決于溫度的不均勻分布程度和溫度梯度，它們都是導致熱膨脹發(fā)生差異的原因。如果熱應力高于材料的高溫屈服點，則引起塑性變形，這種塑性變形就表現(xiàn)為“變形”。

相變應力主要源于相變的不等時性，即材料一部分發(fā)生相變，而其它部分還未發(fā)生相變時產生的。加熱時材料的組織轉變成奧氏體發(fā)生體積收縮時可出現(xiàn)塑性變形。如果材料的各部分同時發(fā)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，最好采用預熱。

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，加熱時間越長，“塌陷”現(xiàn)象越嚴重。

4、冷卻與變形

冷卻不均時將產生熱應力導致變形發(fā)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，變形更為復雜。加之組織的不均勻、脫碳等，還會導致相變點出現(xiàn)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，但并非全部應力都消耗在變形上，而是一部分作為殘余應力存在于工件中，這種應力就是導致時效變形和時效裂紋的原因。