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熱處理變形的原因
關(guān)鍵字：熱處理 發(fā)布時間：2018-03-29 文章來源：www.silips.com
導(dǎo)致淬火變形的因素

1.碳含量及其對淬火變化量的影響

高碳鋼屈服強(qiáng)度的升高，其變形量要小于中碳鋼。對碳素鋼來說，在大多數(shù)情況下，以T7A鋼的變形量為最小。當(dāng)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.7％時，多趨向于縮小;但碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.7％時，內(nèi)徑、外徑都趨向于膨脹。

碳素鋼本身屈服強(qiáng)度相對較低，因而帶有內(nèi)孔(或型腔)類的碳素鋼件，變形較大，內(nèi)孔(或型腔)趨于脹大。合金鋼由于強(qiáng)度較高，Ms點(diǎn)較低，殘余奧氏體量較多，故淬火變形較小，并主要表現(xiàn)為熱應(yīng)力型的變形，其鋼件內(nèi)孔(或型腔)趨于縮小。因此，在與中碳鋼同樣條件下淬火時，高碳鋼和高合金鋼工件往往以內(nèi)孔收縮為主。

2.合金元素對淬火變形的影響

合金元素對工件熱處理變形的影響主要反映在對鋼的Ms點(diǎn)和淬透性的影響上。大多數(shù)合金元素，例如，錳、鉻、硅、鎳、鉬、硼等，使鋼的Ms點(diǎn)下降，殘余奧氏體量增多，減小了鋼淬火時的比體積變化和組織應(yīng)力，因此，減小了工件的淬火變形。合金元素顯著提高鋼的淬透性，從而增大了鋼的體積變形和組織應(yīng)力，導(dǎo)致工件熱處理變形傾向的增大。此外，由于合金元素提高鋼的淬透性，使臨界淬火冷卻速度降低，實(shí)際生產(chǎn)中，可以采用緩和的淬火介質(zhì)淬火，從而降低了熱應(yīng)力，減小了工件的熱處理變形。硅對Ms點(diǎn)的影響不大，只對試樣變形起縮小作用;鎢和釩對淬透性和Ms點(diǎn)影響也不大，對工件熱處理變形影響較小。故工業(yè)上所謂微變形鋼，均含有較多量的硅、鎢、釩等合金元素。

3.原始組織和應(yīng)力狀態(tài)對熱處理變形的影響

工件淬火前的原始組織，例如，碳化物的形態(tài)、大小、數(shù)量及分布，合金元素的偏析，鍛造和軋制形成的纖維方向都對工件的熱處理變形有一定影響。球狀珠光體比片狀珠光體比體積大，強(qiáng)度高，所以經(jīng)過預(yù)先球化處理的工件淬火變形相對要小。對于一些高碳合金工具鋼，例如，9Mn2V、CrWMn和GCr15鋼的球化等級對其熱處理變形開裂和淬火后變形的校正有很大影響，通常以2.5-5級球化組織為宜。調(diào)質(zhì)處理不僅使工件變形量的絕對值減小，并使工件的淬火變形更有規(guī)律，從而有利于對變形的控制。

條狀碳化物分布對工件的熱處理變形有很大影響。淬火后平行于碳化物條帶方向工件膨脹，與碳化物條帶相垂直的方向則收縮，碳化物顆檢愈粗大，條帶方向的膨脹愈大。對于Cr12類型鋼和高速鋼等萊氏體鋼來說，碳化物的形態(tài)和分布對淬火變形的影響尤為顯著。

總之，工件的原始組織愈均勻，熱處理變形愈小，變形愈有規(guī)律，愈易于控制。
 
4.淬火前工件本身的應(yīng)力狀態(tài)對變形有重要影響

特別是形狀復(fù)雜，經(jīng)過大進(jìn)給量切削加工的工件，其殘余應(yīng)力若未經(jīng)消除，對淬火變形有很大影響。
 
5.工件幾何形狀對熱處理變形的影響

幾何形狀復(fù)雜，截面形狀不對稱的工件，例如帶有鍵槽的軸，鍵槽拉刀、塔形工件等，淬火冷卻時，一個面散熱快，另一面散熱慢，是一種不均勻的冷卻。如果在Ms以上的不均勻冷卻引起的變形占優(yōu)勢，則冷卻快的一面是凹面， 若在Ms以下的不均勻冷卻引起的變形占優(yōu)勢，則冷卻快的一面是凸面，增加等溫時間，增長貝氏體轉(zhuǎn)變量，使殘余奧氏體更加穩(wěn)定，減小空冷中的馬氏體轉(zhuǎn)變量，可使工件的變形量顯著減小。

6.工藝參數(shù)對熱處理變形的影響

無論是常規(guī)熱處理還是特殊熱處理，都可能產(chǎn)生熱處理變形，分析熱處理工藝參數(shù)對熱處理變形的影響時，最重要的是分析加熱過程和冷卻過程的影響。加熱過程的主要參數(shù)是加熱的均勻性、加熱溫度和加熱速度。冷卻過程的主要參數(shù)是冷卻的均勻性和冷卻速度。不均勻冷卻對淬火變形的影響與工件截面形狀不對稱造成的不均勻冷卻情況相同。
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